SIP从私网到公网会遇到什么样的问题呢？
包的地址转换。
SIP消息里面的SIP地址转换。
SIP消息里面的SDP中的RTP地址转换。
NAT和Firewall的基本原理
首先，NAT的几种方式：
FullCone：当一台私网内的主机向公网发一个包，其本地地址和端口是{A:B}，NAT会将其私有地址{A:B}转换成公网地址{X:Y}并绑定。任何包都可以通过地址{X:Y}送到该主机的{A:B}地址上，NAT会将任何发送到{X:Y}的incoming包的地址{X:Y}转换成{A:B}。
Partial/RestrictedCone：当一台私网内的主机向公网发一个包，其本地地址和断口是{A:B}，NAT会将其私有地址{A:B}转换成公网地址{X:Y}并绑定。任何包都可以通过地址{X:Y}送到该主机的{A:B}地址上，但是，NAT只为第一个发往{X:Y}的包绑定成{A:B}|{X:Y}<->{C:D},其中{C:D}是那个包的源地址和端口。也就是说，只有来自{C:D}的包才能于主机{A:B}通信。
Partial和RestrictedCone的区别是Partial只绑定incomingpacket的IP地址，而RestrictedCone会绑定incomingpacket的IP地址和端口。也就是上面描述的那种情况。
SymmetricCone：当一台私网内的主机向公网某台主机发送一个包，{A:B}à{C:D}。NAT会将其地址{A:B}转换成{X:Y}，并为其绑定成{A:B}|{X:Y}<->{C:D}。NAT只接受来自{C:D}的incomingpacket，将它转给{A:B}。也就是说，如果私网内的主机要向外面发送一个包，它必须要知道对方的公网IP和端口。但如果对方也是处于一个私网内，它就很难获知对方的公网IP和端口。
由此可见，SymmetricCone条件最严格，Partial/RestrictedCone次之，FullCone条件最不严格。
下面再看看Firewall的基本策略：
l Firewall会判断所有的包是来自内部（Inside）还是外部(Outside)。
l 一般，允许所有来自inside的包发出去。
l 一般，允许来自Outside的包发进来，但这个连接必须是由Inside发起的。
l 一般，禁止所有连接由Outside发起的包发进来。
l 一般，firewall会允许几个信任的outside主机，他们可以发起建立连接，并发包进来。
所有NAT和Firewall都是对于TCP/IP层以下进行处理和过滤的，而SIP应用的地址是在应用层。所以必须采用其他的途径来解决这一问题。
针对不同的NAT类型，可以有不同的解决方案。
l UPnP
l ExternalQuery
l STUN
l ALG
其中前3种都是由SIPClient(包括UA和Proxy)通过某种手段或协议在INVITE之前获取自己的公网地址和端口。需要SIPClient提供额外支持，并且也不适应所有的NAT方式。
ALG(ApplicationLayerGateway)适应所有NAT方式，并不需要SIPClient做任何额外的支持。它对Application层的SIP信令进行处理和修改，从而做到透明转换地址。
下面针对一个案例详细描述ALG的解决方案。
SIPALG解决方案
ALG修改SIP消息里面的SIP地址和端口和SDP消息里面的RTP地址和端口,其中RTP地址和端口要向RTPProxy请求获得，RTPProxy分配自己的一个空闲的地址和端口，并和这个Call保持映射关系。并为分配给呼叫双方的地址和端口进行绑定，这样，呼叫双方的RTP连接地址都是RTPProxy,由RTPProxy经过中转，发至真正的目的地。
假设，有两个SIPClient要进行通信，Ada和Bob，他们分别位于自己的NatServer后面：
其中两台NATServer都是SymmetricCone方式。
其信令流程如下：
1. Ada发起信令，InviteBob。
IPPacketIPAddress:
From:192.168.1.10:5060
To:128.97.41.56:5060(SIPALG)
SIPMsgIPAddress:
From:192.168.1.10:5060
To:128.97.41.56:5060
SDPBodyIPAddressforRTP:
192.168.1.10:10024
2. 经过NATServer，NAT将其私有地址转换成公网地址，并绑定，由于是采用SymmetricCone方式，所以还绑定目的的IP地址。
{192.168.1.10:5060}|{128.96.41.1:5678}<->{128.97.41.56:5060}
IPPacketIPAddress:
From:128.96.41.1:5678
To:128.97.41.56:5060(SIPALG)
SIPMsgIPAddress:
From:192.168.1.10:5060
To:128.97.41.56:5060
SDPBodyIPAddressforRTP:
192.168.1.10:10024
3. SIPALG接受到该INVITE，发现其包的IP地址和SIPIP地址不同，就判断其是经过NAT，于是就将其相关的SIPIP地址修改。
并检查它的Body中是否是包含SDP信息，如果是，且有RTP地址，SIPALG就会去向RTPProxy请求一个公网RTP地址来代替原有的RTP地址。
IPPacketIPAddress:
From:128.97.41.56:5060
To:128.96.63.25:5566
SIPMsgIPAddress:
From:128.96.41.1:5678
To:128.96.63.25:5566（下一跳的地址）
SDPBodyIPAddressforRTP:
128.97.44.5:3000
4. 因为Bob不断的向SIPALG发送注册包，所以，它的NATServer始终为它保留着这么个绑定，{10.0.0.12:5060}|{128.96.63.25:5566}<->{128.97.41.56:5060}。所以，由SIPALG发出的INVITE，Bob能收到。
Bob返回200OK，包含SDP信息。
IPPacketIPAddress:
From:10.0.0.12:5060
To:128.97.41.56:5060
SIPMsgIPAddress:
From:10.0.0.12:5060
To:128.97.41.56:5060（下一跳的地址）
SDPBodyIPAddressforRTP:
10.0.0.12:10002
5. NATServer将其包的IP地址修改。发往SIPALG。
6. SIPALG接受到该200OK，发现其包的IP地址和SIPIP地址不同，就判断其是经过NAT，于是就将其相关的SIPIP地址修改。
并检查它的Body中是否是包含SDP信息，如果是，且有RTP地址，SIPALG就会去向RTPProxy请求一个公网RTP地址来代替原有的RTP地址。
IPPacketIPAddress:
From:128.96.63.25:5566
To:128.96.41.1:5678
SIPMsgIPAddress:
From:128.96.63.25:5566
To:128.96.41.1:5678（下一跳的地址）
SDPBodyIPAddressforRTP:
128.97.44.5:3002
7. 此时，RTPProxy为这个Session保持着这么个连接绑定
{128.97.44.5:3000|128.97.44.5:3002}
8. Ada收到200OK，它认为对方的RTP地址是128.97.44.5:3002。将与其建立连接。
而Bob认为对方的RTP地址是128.97.44.5:3000。将与其建立连接。
9. 当RTPProxy的3002端口收到包，它可以从包地址获得Ada的RTP公网IP。
当RTPProxy的3000端口收到包，它可以从包地址获得Bob的RTP公网IP。
从而，RTPProxy会将3002端口收到的包转发到Bob的RTP公网IP。
同样，RTPProxy会将3000端口收到的包转发到Ada的RTP公网IP。
这样，一个通话的连接就成功建立。
SIPALG的部署
因为无论如何，都需要所有RTP包经过RTPProxy，所以所有的MS都要有修改SDP的能力，而只有SIPALG需要有修改SIP消息的能力。让用户配置自己的Proxy是什么，避免公网的SIPClient也经过SIPALG，造成没必要的消耗。
补充
如果SIPALG发现INVITE包的地址和SIP地址是一致的话，它将不对这个包进行修改，它认为这个包是来自公网，或者SIPClient具备了穿越NAT的能力。但它会修改其SDP的IP地址。
ISSUE:
1. 如果SDP描述的是单工工作的话，RTP连接无法建立，因为RTPproxy始终无法知道沉默方的RTP公网IP。
2. 每次建立RTP连接，某一方的RTP包可能会丢掉若干个，直到RTPproxy获知另一方的RTP公网IP。
3. 是否应该强制任何RTP包都要经过RTPProxy，无论它们都是来自公网，可以直接连接。我想是的，因为主叫方是不知道被叫方的网络环境的。
4. 如果多个RTPProxy进行均衡，如何保证为主叫方分配IP的Proxy和为被叫方分配IP的Proxy是一致的呢？（它们必须是同一台Proxy）
可以增加一个header，比如RTPproxy，这个header只有SIPALG认识。
5. 如果SIP消息加密，就无法修改其SIP的IP地址。
