漫谈qq通信原理

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Table of Contents

• 1 QQ通讯原理
  • 1.1 聊天消息通信
    • 1.1.1 NAT及NAPT介绍及内网client通过NAPT登录到服务器
    • 1.1.2 两内网client通过UDP打洞(holepunching)互接发消息

1 QQ通讯原理

发送消息时利用UDP打洞；登录时类似使用HTTP协议，进行交互，只是腾讯使用自主研发的服务器或协议。

1.1 聊天消息通信

1.1.1 NAT及NAPT介绍及内网client通过NAPT登录到服务器

NAT（Network Address Translation）最初是在路由器中的一个模块。

每个处于网络中的节点都具有IP地址，但是全球IP地址是有限的，不可能为每一个连入网络的节点都分配唯一一个节点；在实际网络环境中，其实并不需要每个主机都拥有自己的IP，如处于同一局域网的若干台主机，它们同外网通信其实只需要一个外网IP即可。那么此时就需要一个中间模块来处理IP多到一的映射关系，这个模块就是NAT，它完成内网与外网关系的记录及管理，但NAT只完成局域网中IP的映射。

另一种NAT为NAPT，它不仅负责建立IP间的映射关系，同时也为创建管理端口映射。接下俩NAPT将是我们讨论的重点。我们的内网client可通过NAPT连接外网服务器与之通信，如下图：

client A（10.19.9.89：55579）往外网server（121.115.11.81：80）发送数据。

首先，它经过NAT模块，NAT为其创建会话（session A），并临时分配端口（31234，与client A端口55579对应起来），而此时的TCP包中的源地址由原本的10.19.9.80：55579变为61.183.172.149：31234；

当server响应内网client A请求时，它实际发送的目标地址是NAT（61.183.172.149：31234），当NAT接收到这样的数据包时，并查询是否有端口映射（61.183.172.149:31234 <–> 10.19.9.89:55579），如有，即将数据包发送给client A进一步处理。

根据创建session时分配端口的方式不同，NAPT分为以下两种：

1. ConeNAT，则在创建新session时，仍使用之前的临时端口，如上图方式；

2. sysmetricNAT，创建新session时，重新分配临时端口，如下图：

1.1.2 两内网client通过UDP打洞(holepunching)互接发消息

假设，两个处于不同外网的局域网clientA/B同时连入server，clientA与clientB是好友，clientA通过server得知在线好友clientB的外网IP，然后给该外网IP发送消息；然而，实际上好友clientB并不知道并不知道好友A给自己发消息（换句话说，没有准备相应socket进行消息接收），即clientA发送的消息将被clientB中的NAT拒绝；那么如何完成两外网client间的通信呢？我们需要一中介来为client间传达悄悄话，让他们为通话做好准备（建立连接，监听，接收。。），这种技术称为“打洞”；

首先，clientA告诉server“我准备发消息给B，能帮我告诉他，准备下吗”，

server则告诉在线的clientB”A找你聊天，请准备一下“，

clientB收到通知，准备好后告诉server”请麻烦帮我告诉A，我已经OK了“；

server收到clientB回应，则告诉A”B已经准备好了，你请继续“；

这时候A就开心了，开始向B发送信息，进行聊天。