STUN, STUNT, XSTUNT

STUN

(From: http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=STUN&variant=zh-cn)

 STUN（Simple Traversal of User Datagram Protocol through Network Address Translators (NATs)，NAT的UDP简单穿越）是一种网络协议，它允许位于NAT（或多重NAT）后的客户端找出自己的公网地址，查出自己位于哪种类型的NAT之后以及NAT为某一个本地端口所绑定的Internet端端口。这些信息被用来在两个同时处于NAT 路由器之后的主机之间建立UDP通信。该协议由RFC 3489定义

一旦客户端得知了Internet端的UDP端口，通信就可以开始了。如果NAT是完全圆锥型的，那么双方中的任何一方都可以发起通信。如果NAT是受限圆锥型或端口受限圆锥型，双方必须一起开始传输。

需要注意的是，要使用STUN RFC中描述的技术并不一定需要使用STUN协议――还可以另外设计一个协议并把相同的功能集成到运行该协议的服务器上。

SIP之类的协议是使用UDP分组在Internet上传输音频和／或视频数据的。不幸的是，由于通信的两个末端往往位于NAT之后，因此用传统的方法是无法建立连接的。这也就是STUN发挥作用的地方。

STUN是一个客户机－服务器协议。一个VoIP电话或软件包可能会包括一个STUN客户端。这个客户端会向STUN服务器发送请求，之后，服务器就会向STUN客户端报告NAT路由器的公网IP地址以及NAT为允许传入流量传回内网而开通的端口。

以上的响应同时还使得STUN客户端能够确定正在使用的NAT类型――因为不同的NAT类型处理传入的UDP分组的方式是不同的。四种主要类型中有三种是可以使用的：完全圆锥型NAT、受限圆锥型NAT和端口受限圆锥型NAT――但大型公司网络中经常采用的对称型NAT（又称为双向NAT）则不能使用。

算法
NAT设备的类型对于TCP穿越NAT,有着十分重要的影响,根据端口映射方式,NAT可分为如下4类,前3种NAT类型可统称为cone类型。
　　(1)全克隆( Full Cone) : NAT把所有来自相同内部IP地址和端口的请求映射到相同的外部IP地址和端口。任何一个外部主机均可通过该映射发送IP包到该内部主机。
　　(2)限制性克隆(Restricted Cone) : NAT把所有来自相同内部IP地址和端口的请求映射到相同的外部IP地址和端口。但是,只有当内部主机先给IP地址为X的外部主机发送IP包,该外部主机才能向该内部主机发送IP包。
　　(3)端口限制性克隆( Port Restricted Cone) :端口限制性克隆与限制性克隆类似,只是多了端口号的限制,即只有内部主机先向IP地址为X,端口号为P的外部主机发送1个IP包,该外部主机才能够把源端口号为P的IP包发送给该内部主机。
　　(4)对称式NAT ( Symmetric NAT) :这种类型的NAT与上述3种类型的不同,在于当同一内部主机使用相同的端口与不同地址的外部主机进行通信时, NAT对该内部主机的映射会有所不同。对称式NAT不保证所有会话中的私有地址和公开IP之间绑定的一致性。相反,它为每个新的会话分配一个新的端口号。

STUN 使用下列的算法（取自 RFC 3489）来发现 NAT gateways 以及防火墙（firewalls）:

一旦路经通过红色箱子的终点时，UDP的沟通是没有可能性的。一旦通过黄色或是绿色的箱子，就有连线的可能.

 STUN客户端向STUN服务器发送请求,要求得到自身经NAT映射后的地址:
        a,收不到服务器回复,则认为UDP被防火墙阻断,不能通信,网络类型:Blocked.
        b,收到服务器回复,对比本地地址,如果相同,则认为无NAT设备,进入第2步,否则认为有NAT设备,进入3步.
    2, (已确认无NAT设备)STUN客户端向STUN服务器发送请求,要求服务器从其他IP和PORT向客户端回复包:
        a,收不到服务器从其他IP地址的回复,认为包被前置防火墙阻断,网络类型:Symmetric UDP Firewall.
        b,收到则认为客户端处在一个开放的网络上,网络类型:Opened.
    3, (已确认存在NAT设备)STUN客户端向STUN服务器发送请求,要求服务器从其他IP和PORT向客户端回复包:
        a,收不到服务器从其他IP地址的回复,认为包被前置NAT设备阻断,进入第4步.
        b,收到则认为NAT设备类型为Full Cone,即网络类型:Full Cone NAT.
    4, STUN客户端向STUN服务器的另外一个IP地址发送请求,要求得到自身经NAT映射后的地址,并对比之:
        a,地址不相同,则网络类型:Symmetric NAT.
        b,相同则认为是Restricted NAT,进入第5步,进一步确认类型.
    5, (已确认Restricted NAT设备)STUN客户端向STUN服务器发送请求,要求服务器从相同IP的其他PORT向客户端回复包:
        a,收不到服务器从其他PORT地址的回复,认为包被前置NAT设备阻断,网络类型:Port Restricted cone NAT.
        b,收到则认为网络类型: Restricted cone NAT.

实现: http://sourceforge.net/projects/stun/

STUNT

[From: http://nutss.gforge.cis.cornell.edu/stunt.php]

STUNT (Simple Traversal of UDP Through NATs and TCP too )), which extends STUN to include TCP functionality, is a lightweight protocol that allows applications running behind a NAT to determine external IP and port-binding properties, packet filtering rules and various timeouts associated with TCP connections through the NAT. Knowing these parameters allows applications to establish TCP sessions between two NAT'ed hosts. As a result P2P and other applications can work through existing NAT infrastructure without sacrificing the benefits of TCP.

实现: https://gforge.cis.cornell.edu/frs/?group_id=15

XSTUNT

[From: http://www.cis.nctu.edu.tw/~gis87577/xDreaming/XSTUNT/index.html]

XSTUNT is a C/C++ library which implements "STUNT #2" approach in "Characterization and Measurement of TCP Traversal through NAT and Firewalls". It provides programmers with a set of simple functions to create STUNT connections through cooperating with a particular XSTUNT server

 实现:http://www.cis.nctu.edu.tw/~gis87577/xDreaming/XSTUNT/index.html

其他资料:

1. Characterization and Measurement of TCP Traversal through NATs and Firewalls (PDF).

2.  Peer-to-Peer Communication Across Network Address Translators (翻译: google搜素"穿越NAT的p2p通信方法研究").

 

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