P2P中的UDP穿透方法以及PYTHON实现

现在大部分的个人主机都是通过路由器连接外网，整个内网使用一个公共IP，由路由器进行内网IP、端口和外网IP、端口的映射（NAT）。

而这种映射方式只能由内网主动向外发送请求时才会建立，并通过映射出的该端口监听返回消息。

根据映射方式的不同，建立映射的规则也不同，允许接收消息的范围也不同。如（参考:https://www.cnblogs.com/dyufei/p/7466924.html）

　　1、对称 NAT（Symmetric NAT） 尽量会保持内网端口和映射端口相同。但是同一端口发出的指向不同外网服务器\端口的请求会映射不同的端口。

　　2、锥形NAT（Cone NAT）同一内网主机/端口的消息都会映射到相同的端口

　　　　2.1 完全锥形映射(Full Cone NAT )：映射的端口允许接收任意公网IP的消息

　　　　2.2 限制锥形( Restricted Cone NAT):映射的端口只允许接收建立映射时对应的公网IP发送的消息

　　　　2.3 端口限制锥形 NAT ( Port Restricted Cone NAT ):在2.2的基础上增加了接收端口限制

在锥形NAT的情况下进行udp打洞是相对容易实现的，具体思路如下：

　　1、需要一台作为中继的公网服务器S

　　2、假设有内网主机A、B，首先A主动向S发出请求，此时NAT建立映射（ip1,port1）->(ipa,porta)。然后B向S发出请求，建立（ip2,port2）->(ipb,portb)。

　　3、此时服务器S拥有A、B的公网映射信息，并将A的信息发给B，B的信息发给A。

　　4、如果是完全锥形映射，此时AB可以直接发送消息通信。但是另外两种并不能行。

　　5、此时A主动向B发送消息，A的NAT会建立A->B的映射，映射端口同样是porta。该消息会被B的NAT阻拦，并不会被接收，但此时A已经向B打开了通道。

　　6、此时再由B向A发送消息，打开B->A 的通道，由此A、B已经可以正常进行通讯

简单demo如下

Sever.py

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import socket import _thread import json import time udpSocket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) udpSocket.bind(("***.***.***.***", 40002))#注意如果使用云服务器，此处应绑定云服务器内网ip add=[]#保存所用连接用户 severPort=30001 def acc(sc):     cont,destinf=sc.recvfrom(1024)     print(cont.decode("utf-8"))     print(destinf)     jsn=json.loads(cont.decode("utf-8"))     if(jsn["cod"]==1):#用户连接         if(len(add)>0):             for x in add:                 print(x)                 jtt={"cod":2,"msg":destinf}                 sc.sendto(json.dumps(jtt).encode("utf-8"),x)#向所有用户广播新加入用户的地址             jtn={"cod":3,"msg":add}             sc.sendto(json.dumps(jtn).encode('utf-8'),destinf)         add.append(destinf)     acc(sc) _thread.start_new_thread(acc,(udpSocket,)) s=input("") while(1==1):     time.sleep(10)

　　

Client.py

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import socket import _thread import json s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) s.connect(('www.baidu.com', 0)) ip = s.getsockname()[0]#获取本机局域网IP udpSocket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) udpSocket.bind((ip, 30001))#绑定端口 otherAddr=[]#保存其他用户的地址信息 severAddr="***.***.***.***" severPort=40002 def acc(sc):     global otherAddr     cont,destinf=sc.recvfrom(1024)     jsn=json.loads(cont.decode("utf-8"))     if(jsn["cod"]==2):#0打洞1初始连接2服务器向其他用户广播新加入地址3向新加入用户通知已在线人员4用户消息         print(str(jsn['msg'])+"进入聊天")         otherAddr.append(jsn['msg'])#把新加入用户添加到otherAddr         sc.sendto('{"cod":0}'.encode('utf-8'),tuple(jsn['msg']))#打洞     if(jsn["cod"]==3):         otherAddr=jsn['msg']         print("进入聊天，其他人有"+str(jsn['msg']))         for x in jsn['msg']:             sc.sendto('{"cod":0}'.encode('utf-8'),tuple(x))#打洞     if(jsn["cod"]==4):         print(str(destinf)+":"+jsn['msg'])     acc(sc) _thread.start_new_thread(acc,(udpSocket,)) jsn={"cod":1,"msg":"a"} udpSocket.sendto(json.dumps(jsn).encode("utf-8"),(severAddr,severPort))#向服务器第一次请求 while(1==1):     s=input("")     if(s!=""):         jsn={"cod":4,"msg":s}         for x in otherAddr:#向所有其他用户广播             udpSocket.sendto(json.dumps(jsn).encode("utf-8"),(x[0],x[1]))