其實很早我就已經(jīng)實現(xiàn)了使用TCP協(xié)議穿透NAT了，但是苦于一直沒有時間，所以沒有寫出來，現(xiàn)在終于放假有一點空閑，于是寫出來共享之。
一直以來，說起NAT穿透，很多人都會被告知使用UDP打孔這個技術(shù)，基本上沒有人會告訴你如何使用TCP協(xié)議去穿透（甚至有的人會直接告訴你TCP協(xié)議是無法實現(xiàn)穿透的）。但是，眾所周知的是，UDP是一個無連接的數(shù)據(jù)報協(xié)議，使用它就必須自己維護收發(fā)數(shù)據(jù)包的完整性，這常常會大大增加程序的復(fù)雜度，而且一些程序由于某些原因，必須使用TCP協(xié)議，這樣就常常令一些開發(fā)TCP網(wǎng)絡(luò)程序的人員“談穿透色變”。那么，使用TCP協(xié)議是不是就不能實現(xiàn)穿透呢？答案當(dāng)然是否定的：TCP協(xié)議不僅能實現(xiàn)NAT穿透，而且實現(xiàn)起來比UDP穿透甚至還簡單一些。
要了解如何使用TCP穿透NAT，就要首先看看如何使用UDP穿透NAT。
我們假設(shè)在兩個不同的局域網(wǎng)后面分別有2臺客戶機A和 B，AB所在的局域網(wǎng)都分別通過一個路由器接入互聯(lián)網(wǎng)。互聯(lián)網(wǎng)上有一臺服務(wù)器S。
現(xiàn)在AB是無法直接和對方發(fā)送信息的，AB都不知道對方在互聯(lián)網(wǎng)上真正的IP和端口， AB所在的局域網(wǎng)的路由器只允許內(nèi)部向外主動發(fā)送的信息通過。對于B直接發(fā)送給A的路由器的消息，路由會認為其“不被信任”而直接丟棄。
要實現(xiàn) AB直接的通訊，就必須進行以下3步：A首先連接互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器S并發(fā)送一條消息（對于UDP這種無連接的協(xié)議其實直接初始會話發(fā)送消息即可），這樣S就獲取了A在互聯(lián)網(wǎng)上的實際終端（發(fā)送消息的IP和端口號）。接著 B也進行同樣的步驟，S就知道了AB在互聯(lián)網(wǎng)上的終端（這就是“打洞”）。接著S分別告訴A和B對方客戶端在互聯(lián)網(wǎng)上的實際終端，也即S告訴A客戶B的會話終端，S告訴B客戶A的會話終端。這樣，在AB都知道了對方的實際終端之后，就可以直接通過實際終端發(fā)送消息了（因為先前雙方都向外發(fā)送過消息，路由上已經(jīng)有允許數(shù)據(jù)進出的消息通道）。
用UDP來實現(xiàn)以上3步不存在什么理論上的問題，因為UDP是無連接的協(xié)議，它允許socket進行“多對一”的通訊（即幾個具有不同IP和端口號的socket向一個接收socket發(fā)送消息）。但是使用TCP就出現(xiàn)了問題：在一般情況下，TCP socket不允許在已經(jīng)建立連接的端口上再進行監(jiān)聽和使用該本地端口。換句話說，當(dāng)AB連接上服務(wù)器S后，S將AB的實際終端告訴對方，下一步本該是AB利用對方的實際終端進行直連，但這時你會發(fā)現(xiàn)對方的實際終端已經(jīng)被占用了（就是各自連接到服務(wù)器S的會話占用了終端），無法同時listen和 connect。于是很多人得出結(jié)論：TCP無法實現(xiàn)NAT穿透。
于是問題的關(guān)鍵變成了如何復(fù)用一個TCP連接的本地終端，這其實不是協(xié)議的問題，而是一個API的問題。幸運的是，所有主流操作系統(tǒng)都支持一個特定的TCP套接字選項——SO_REUSEADDR。這個選項允許將多個socket綁定到同一個本地終端。我們建立socket的時候只要加上這么一行：
setsockopt(socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, len) ; //C++就這么做
_Client.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Socket, SocketOptionName.ReuseAddress, True) '這是vb.net 更加簡單
知道上面的知識就很好辦了，下面我來說說TCP協(xié)議的穿透流程：
機器布局還是和上面使用UDP的一樣。現(xiàn)在假設(shè)客戶A想和客戶B建立TCP連接。
首先還是 AB分別和服務(wù)器S分別建立連接，S記錄AB的互聯(lián)網(wǎng)實際終端。然后S分別向AB發(fā)送對方的實際終端。接著，從A和B向S連接時使用的端口，AB都異步調(diào)用connect函數(shù)連接對方的實際終端（就是S告訴的終端），同時，AB雙方都在同一個本地端口監(jiān)聽到來的連接（也可以先監(jiān)聽，再connect更好）。由于雙方都向?qū)Ψ桨l(fā)送了connect請求（假設(shè)各自的SYN封包已經(jīng)穿過了自己的NAT），因此在對方connect請求到達本地的監(jiān)聽端口時，路由器會認為這個請求是剛剛那個connect會話的一部分，是已經(jīng)被許可的，本地監(jiān)聽端口就會用SYN-ACK響應(yīng)，同意連接。這樣，TCP穿透NAT的點對點連接就成功了。
下面是示例代碼下載，VB.NET代碼，演示如何用TCP協(xié)議穿透NAT實現(xiàn)文件傳送，請用vs2005打開解決方案
http://dl2.csdn.net/down4/20070724/24133943521.rar
代碼中有一個我自己封裝的模仿vb6 winsock的控件ZXMSocket，這個socket可以讓你設(shè)置是否使用SO_REUSEADDR參數(shù)，socket是事件驅(qū)動的。
如果你要測試代碼，需要使用一個bat來啟動發(fā)送和接收程序（文件格式請參照bin/Debug文件夾下的run.bat文件），這個bat的功能是以命令行的方式告訴程序登錄服務(wù)器縮使用的用戶名，對于服務(wù)器來說，這個用戶名必須是唯一的，當(dāng)然，這可能有點不科學(xué)，但是這畢竟只是一個demo。
該文章在 2014/2/7 12:31:51 編輯過
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