NAT穿越原理——STUN

STUN是RFC3489规定的一种NAT穿透方式，它采用辅助的方法探测NAT的IP和端口。毫无疑问的，它对穿越早期的NAT起了巨大的作用，并且还将继续在ANT穿透中占有一席之地。 

STUN的探测过程需要有一个公网IP的STUN server，在NAT后面的UAC必须和此server配合，互相之间发送若干个UDP数据包。UDP包中包含有UAC需要了解的信息，比如NAT外网 IP，PORT等等。UAC通过是否得到这个UDP包和包中的数据判断自己的NAT类型。 

假设有如下UAC（B），NAT（A），SERVER（C），UAC的IP为IPB，NAT的IP为 IPA ，SERVER的 IP为IPC1 、IPC2。请注意，服务器C有两个IP，后面你会理解为什么需要两个IP。 

（1）NAT的探测过程：（吃个芒果先，呵呵，老妈给的） 

STEP1：B向C的IP1的pot1端口发送一个UDP 包。C收到这个包后，会把它收到包的源IP和port写到UDP包中，然后把此包通过IP1和port1发还给B。这个IP和port也就是NAT的外网 IP和port（如果你不理解，那么请你去看我的BLOG里面的NAT的原理和分类），也就是说你在STEP1中就得到了NAT的外网IP。 

熟悉NAT工作原理的朋友可以知道，C返回给B的这个UDP包B一定收到（如果你不知道，去读下我的其它文章）。如果在你的应用中，向一个STUN服务器发送数据包后，你没有收到STUN的任何回应包，那只有两种可能：1、STUN服务器不存在，或者你弄错了port。2、你的NAT拒绝一切UDP包从外部向内部通过（我们公司的NAT就是）。 

当B收到此UDP后，把此UDP中的IP和自己的IP做比较，如果是一样的，就说明自己是在公网，下步NAT将去探测防火墙类型，我不想多说。如果不一样，说明有NAT的存在，系统进行STEP2的操作。 

STEP2：B向C的IP1发送一个UDP包，请求C通过另外一个IP2和PORT（不同与SETP1的IP1）向B返回一个UDP数据包（现在知道为什么C要有两个IP了吧，虽然还不理解为什么，呵呵）。 

我们来分析一下，如果B收到了这个数据包，那说明什么？说明NAT来着不拒，不对数据包进行任何过滤，这也就是STUN标准中的full cone NAT。遗憾的是，full cone nat太少了，这也意味着你能收到这个数据包的可能性不大。如果没收到，那么系统进行STEP3的操作。 

STEP3：B向C的IP2的port2发送一个数据包，C收到数据包后，把它收到包的源IP和port写到UDP包中，然后通过自己的IP2和port2把此包发还给B。 

和step1一样，B肯定能收到这个回应UDP包。此包中的port是我们最关心的数据，下面我们来分析： 

如果这个port和step1中的port一样，那么可以肯定这个NAT是个CONE NAT，否则是对称NAT。道理很简单：根据对称NAT的规则，当目的地址的IP和port有任何一个改变，那么NAT都会重新分配一个port使用，而在step3中，和step1对应，我们改变了IP和port。因此，如果是对称NAT,那这两个port肯定是不同的。 

如果在你的应用中，到此步的时候PORT是不同的，恭喜你，你的STUN已经死了。如果不同，那么只剩下了restrict cone 和port restrict cone。系统用step4探测是是那一种。 

STEP4：B向C的IP2的一个端口PD发送一个数据请求包，要求C用IP2和不同于PD的port返回一个数据包给B。 

我们来分析结果：如果B收到了，那也就意味着只要IP相同，即使port不同，NAT也允许UDP包通过。显然这是restrict cone NAT。如果没收到，没别的好说，port restrict NAT. 

（2）SIP怎么使用STUN 

个人认为这是个很不值得提的问题，不过有许多人问我，还是简要提一下。其实这是个很简单的问题，SIP通过STUN得到NAT的外网IP和SIP的信令监听端口的外网port，替换SIP注册包中的contact头中的IP和port，然后注册。这样就可以确保当有人呼叫你的的时候注册服务器能找到你。需要提醒你的是，NAT发现一个连接超过一段时间后没有活动，它就会关闭这个影射，因此你必须间隔一端时间发送一个数据包出去以keep alive。 

另外，当你要和别人建立RTP通讯的时候，不要忘记把你的SDP中的IP和PORT改成公网IP和PORT。

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