关于STUN的一些基本概念

STUN 协议的全称是 Simple Traversal of User Datagram Protocol Through Network Address Translators ，主要功能是检测是否位于 NAT 后面，如果位于 NAT 后面，经过 NAT 转换后的地址和端口是什么，另外可以检测 NAT 的类型。

基本思想

在私网内部安装一个 STUN client ，在公网上安装一个 STUN Server ， STUN 协议定义了一些消息格式，大体上分成 Request/Response ， client 向 server 发送 request ， server 发送 response 给 client 。如何检测 STUN client 是否在 NAT 后面呢？原理很简单， Server 在收到 client 的 UDP 包以后， Server 将接收到该包的地址和端口利用 udp 传回来给 client ， client 把这些地址和端口与本机的 ip 地址和端口进行比较，如果不同，说明在 NAT 后面，否则就位于 NAT 后面。为了检测不同类型的 NAT ， STUN 协议定义了一些消息属性，要求 Server 有不同的动作，比如发送响应的时候使用不同的 IP 地址和端口，或者改变端口等等。 STUN 协议对 NAT 可能有效，但是对防火墙就无能为力了，因为防火墙可能不会打开 UDP 端口。

NAT 分类

STUN 协议将 NAT 粗略分为 4 种类型，即 Full Cone 、 Restricted Cone 、 Port Restricted Cone 和 Symmetric 。举个实际例子来说明这四种 NAT 的区别：

A 机器在私网（ 192.168.0.4 ）

NAT 服务器（ 210.21.12.140 ）

B 机器在公网（ 210.15.27.166 ）

C 机器在公网（ 210.15.27.140 ）

现在， A 机器连接过 B 机器，假设是 A （ 192.168.0.4:5000 ） -> NAT （转换后 210.21.12.140:8000 ） -> B （ 210.15.27.166:2000 ）。

同时 A 从来没有和 C 通信过。

则对于不同类型的 NAT ，有下列不同的结果：

Full Cone NAT ： C 发数据到 210.21.12.140:8000 ， NAT 会将数据包送到 A （ 192.168.0.4:5000 ）。因为 NAT 上已经有了 192.168.0.4:5000 到 210.21.12.140:8000 的映射。

Restricted Cone ： C 无法和 A 通信，因为 A 从来没有和 C 通信过， NAT 将拒绝 C 试图与 A 连接的动作。但 B 可以通过 210.21.12.140:8000 与 A 的 192.168.0.4:5000 通信，且这里 B 可以使用任何端口与 A 通信。如： 210.15.27.166:2001 -> 210.21.12.140:8000 ， NAT 会送到 A 的 5000 端口上。

Port Restricted Cone ： C 无法与 A 通信，因为 A 从来没有和 C 通信过。而 B 也只能用它的 210.15.27.166:2000 与 A 的 192.168.0.4:5000 通信，因为 A 也从来没有和 B 的其他端口通信过。该类型 NAT 是端口受限的。

Symmetric NAT ：上面 3 种类型，统称为 Cone NAT ，有一个共同点：只要是从同一个内部地址和端口出来的包， NAT 都将它转换成同一个外部地址和端口。但是 Symmetric 有点不同，具体表现在：只要是从同一个内部地址和端口出来，且到同一个外部目标地址和端口，则 NAT 也都将它转换成同一个外部地址和端口。但如果从同一个内部地址和端口出来，是到另一个外部目标地址和端口，则 NAT 将使用不同的映射，转换成不同的端口（外部地址只有一个，故不变）。而且和 Port Restricted Cone 一样，只有曾经收到过内部地址发来包的外部地址，才能通过 NAT 映射后的地址向该内部地址发包。

现针对 Symmetric NAT 举例说明：

A 机器连接过 B 机器，假使是 A （ 192.168.0.4:5000 ） -> NAT （转换后 210.21.12.140:8000 ） -> B （ 210.15.27.166:2000 ）

如果此时 A 机器（ 192.168.0.4:5000 ）还想连接 C 机器（ 210.15.27.140:2000 ），则 NAT 上产生一个新的映射，对应的转换可能为 A （ 192.168.0.4:5000 ） -> NAT （转换后 210.21.12.140:8001 ） -> C （ 210.15.27.140:2000 ）。此时， B 只能用它的 210.15.27.166:2000 通过 NAT 的 210.21.12.140: 8000 与 A 的 192.168.0.4:5000 通信， C 也只能用它的 210.15.27.140:2000 通过 NAT 的 210.21.12.140:8001 与 A 的 192.168.0.4:5000 通信，而 B 或者 C 的其他端口则均不能和 A 的 192.168.0.4:5000 通信。