P2P中基于UDP的NAT穿越方案的研究与实现

摘要

Napster的问世，创下了半年内注册用户超过5000万的网络奇迹。这一杀手级的P2P应用，向世人展示了P2P技术独特的优越性及蕴藏的巨大潜力。由于在工作模式上具有的优势和对现代网络发展的较好适应，P2P现已发展成计算机领域里一项重要的技术。然而，由于IP地址短缺，现有的网络中部署了大量的NAT设备。NAT的广泛部署，使得位于不同NAT后的主机之间不能进行有效的P2P通信，严重阻碍了P2P应用的发展。为此，穿越NAT实现位于不同NAT后主机之间的P2P通信，成为了P2P发展中亟待解决的关键问题。
　　本文深入研究了当前网络中存在的各种类型的NAT的工作原理及特点，研究了国内外各种典型的NAT穿越技术，在对现有的NAT穿越技术进行改进的基础上，提出了一种采用复合策略穿越NAT的解决方案。在该方案中，引入了NAT类型探测的技术，采取在实施NAT穿越之前先判断网络中NAT的类型，以便将不同类型的NAT进行区别处理，然后从复合穿越方案中选择相应的穿越策略来完成对应类型NAT的穿越，从而使得穿越更具有针对性，大大提高了穿越方案的性能。此外，方案将UDP打洞穿越技术在穿越非对称型NAT中表现出来的良好性能应用到新方案的设计中，并融入了中继转发的思想，从而克服了采用单一穿越技术所单来的升级大量网络设备、服务器瓶颈以及不能实现在对称型NAT环境下穿越等缺陷，使得位于不同NAT后的客户端之间不仅能够实现在非对称型NAT环境下的穿越，也能实现在对称型NAT下的穿越。方案是在VC++ 6.0平台下，采用Windows下的网络编程来实现。经测试，该方案达到了预期的目标。

目录

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1研究的背景及意义

1.2研究的内容及拟解决的关键问题

1.3论文的组织结构

1.4小结

第二章P2P及NAT技术概述

2.1P2P技术

2.2NAT技术

2.3NAT对P2P通信的影响

2.4小结

第三章TCTN穿越NAT方案的分析与设计

3.1现行穿越技术分析

3.1.1现行NAT穿越技术介绍

3.1.2各穿越技术的优点与不足

3.2TCTN穿越方案的提出

3.3TCTN穿越方案的设计

3.3.1设计的思想

3.3.2设计的目标

3.3.3设计的原理

3.3.4实体及实体行为

3.3.5消息属性

3.4小结

第四章TCTN穿越NAT方案的实现与测试

4.1TCTN方案穿越流程的实现

4.1.1客户端流程的实现

4.1.2服务器端流程的实现

4.2TCTN穿越方案的实现

4.2.1NAT类型的判断

4.2.2穿越NAT实现P2P通信

4.3NAT动态地址映射问题的处理

4.4测试环境及测试结果分析

4.4.1测试环境

4.4.2测试结果与分析

4.5小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献

附录攻读硕士学位期间发表的论文