NAT 的实现分为四大类：
1. Full ConeNAT 完全锥形 NAT
2. Restricted ConeNAT 限制锥形 NAT （可以理解为 IP 限制）
3. Port RestrictedCone NAT 端口限制锥形 NAT （ IP+Port 限制）
4. SymmetricNAT 对称 NAT，把每个内部主机“地址端口对”和外部主机“地址端口对”完全相同的报文看作一个连接
其中完全锥形的穿透性最好，而对称形的安全性最高
假设：
NAT 内的主机 A ： IP 记为 A ，使用端口 1000
NAT 网关 ： IP 记为 NAT ，用于 NAT 的端口池假设为（ 5001-5999 ）
公网上的主机 B ： IP 记为B ，开放端口 2000
公网上的主机 C ： IP 记为C ，开放端口 3000
假设主机 A 先后访问主机 B 和 C
1 ）如果是锥形 NAT ：
那么成功连接后，状态必然如下：
A （ 1000 ） —— > NAT （ 5001 ）—— > B （ 2000 ）
A （ 1000 ） —— > NAT （ 5001 ）—— > C （ 3000 ）
也就是说，只要是从 A 主机的 1000 端口发出的包，经过地址转换后的源端口一定相同。
2 ）如果是对称形 NAT ：
连接后，状态有可能（注意是可能，不是一定）如下：
A （ 1000 ） —— > NAT （ 5001 ）—— > B （ 2000 ）
A （ 1000 ） —— > NAT （ 5002 ）—— > C （ 3000 ）
两者的区别显而易见。
三种CONENAT之间的区别
仍然以上面的网络环境为例, 假设 A 先与 B 建立了连接:
A （ 1000 ） —— > NAT （ 5001 ）——— > B （ 2000 ）
1） PortRestricted Cone NAT:
只有 B （ 2000 ）发往 NAT （ 5001 ）的数据包可以到达 A （ 1000 ）
===========================================================
B （ 2000 ） —— > NAT （ 5001 ） ——— > A （ 1000 ）
B （ 3000 ） —— > NAT （ 5001 ） — X — > A （ 1000 ）
C （ 2000 ） —— > NAT （ 5001 ） — X — > A （ 1000 ）
2） RestrictedCone NAT
只要是从 B 主机发往 NAT （ 5001 ）的数据包都可以到达 A （ 1000 ）
==========================================================
B （ 2000 ） —— > NAT （ 5001 ） ——— > A （ 1000 ）
B （ 3000 ） —— > NAT （ 5001 ） ——— > A （ 1000 ）
C （ 2000 ） —— > NAT （ 5001 ） — X — > A （ 1000 ）
3） FullCone NAT
任意地址发往 NAT （ 5001 ）的数据包都可以到达 A （ 1000 ）
==========================================================
B （ 2000 ） —— > NAT （ 5001 ） ——— > A （ 1000 ）
B （ 3000 ） —— > NAT （ 5001 ） ——— > A （ 1000 ）
C （ 3000 ） —— > NAT （ 5001 ） ——— > A （ 1000 ）
多层NAT穿透原理
在客户端A向服务器发送的登陆消息中，包含有客户端A的内网地址二元组信息，即10.0.0.1:4321；服务器会记录下客户端A的内网地址二元组信息，同时会把自己观察到的客户端A的外网地址二元组信息记录下来，即155.99.25.11:62000。同理，服务器也会记录下客户端B的内网地址二元组信息为10.1.1.3:4321和由服务器观察到的客户端B的外网地址二元组信息，155.99.25.11:62005。无论A与B二者中的任何一方向服务器发送P2P连接请求，服务器都会将其记录下来的上述的外网和内网地址二元组发送给A或B。由公网服务器观察到的A，B的公网地址二元组进行“打洞”操作，用于“打洞”的数据包将由NAT C进行转发。
当客户端A向客户端B的公网地址二元组{155.99.25.11:62005}发送UDP数据包的时候，NAT A首先把数据包的源地址二元组由A的内网地址二元组{10.0.0.1:4321}转换为“伪”公网地址二元组{10.0.1.1:45000}，现在数据包到了NAT C，NAT C应该可以识别出来该数据包是要发往自身转换过的公网地址二元组，如果NAT C可以给出“合理”响应的话，NAT C将把该数据包的源地址二元组改为{155.99.25.11:62000}，目的地址二元组改为{10.0.1.2:55000}，即NAT B的“伪”公网地址二元组，NAT B最后会将收到的数据包发往客户端B。同样，由B发往A的数据包也会经过类似的过程。
综合P2P可实现的条件需要：
1、中间服务器保存信息、并能发出建立UDP隧道的命令
2、网关均要求为Cone NAT类型。Symmetric NAT不适合。
3、 full cone nat网关可以无需建立udp隧道，但这种情况不安全，而且要双方均为这种类型的网关。
4、假如x1的A网关为Symmetric NAT， y1,y2的网关B为Addre***estricted Cone NAT 或Full Cone NAT型网关，各自建立隧道后，x1可通过A发送数据报给B到y1(因为B最多只进行IP级别的甄别)，但y2发送给A的将会被丢弃（因为发送来的数据报中端口与A上存在会话的端口不一致，虽然IP地址一致），所以这样没有什么意义。
5、假如双方均为Symmetric NAT的情形，新开了端口，对方可以在不知道的情况下尝试猜解，也可以达到目的，但这种情形成功率很低，且带来额外的系统开支，不是个好的解决办法。
6、考虑到同一内网不同用户同时访问同一服务器的情形，如果此时网关采用Addre***estricted Cone NAT或Full Cone NAT型，有可能导致不同用户客户端可收到别人的数据包，这显然会出现问题。
P2P连通性条件检测： NAT检查工具：http://cc.rtmfp.net/
Restricted Cone |
Port Restricted Cone |
symmetric single IP |
symmetric multiple IP |
|
Restricted Cone |
Yes收发可能混乱 |
Yes |
Yes但不建议 |
No |
Port Restricted Cone |
Yes |
Yes最佳 |
No |
No |
symmetric single IP |
Yes |
No |
No |
No |
symmetric multiple IP |
No |
No |
No |
No |