CN104836863A - 实现tcp反向端口映射的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及实现TCP反向端口映射的系统和方法。目的是提供一种实现TCP反向端口映射的系统和方法,全面兼容各种TCP服务协议。方案:一种实现TCP反向端口映射的系统,它包括有服务器模块、通过互联网与服务器模块相连的设备端代理模块和客户端代理模块;服务器模块,分别与设备端代理模块和客户端代理模块通信,协助客户端代理模块与设备端代理模块之间建立起UDP通道;客户端代理模块,在本地开启至少一个TCP监听端口,通过已建立的UDP通道向设备端代理模块发起反向端口映射请求,将需要连接的目标IP地址和TCP端口一一对应映射为客户端代理模块的本地TCP监听端口。本发明用于计算机网络通信技术领域。

Description

实现TCP反向端口映射的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种实现TCP反向端口映射的系统和方法,主要是计算机网络通信技术领域,具体涉及不同NAT网关内的终端设备之间,通过TCP协议进行通信的方法和系统。
背景技术
随着社会进步,科技发展,越来越多的电子产品具备接入互联网的能力。用户需要通过互联网远程访问自己的终端设备。
但是由于公网IPv4资源的短缺,大部分终端设备都是通过网络地址转换(NAT:Network Address Translation)方式接入互联网,其本身不具备公网IP,导致用户在其它外部网络环境下无法直接访问。
目前通常的做法是在NAT网关上做端口映射或开启UPNP功能,让内网设备的服务端口跟NAT网关的外部端口进行绑定,外部用户通过访问NAT网关的外部端口达到访问内网设备服务端口的目的。但是这必须要求NAT网关本身具备公网IP,而且通常需要绑定一个动态域名,同时也要求用户具备一定的网络知识,能对NAT网关进行修改配置。实际情况是宽带运营商可提供给用户的公网IP资源越来越少,越来越多的NAT网关无法获得公网IP,这就失去了通过在NAT网关上设置端口映射或UPNP访问内网设备的先决条件。
另外一种做法是将原有的通信协议由TCP改为UDP,通过NAT穿透技术远程访问内网设备。然而这种方法不仅需要修改通信协议,而且需要改造设备端的服务程序和客户端软件,牵涉面广,成本高,兼容性低。何况对于一些基于TCP的通用服务协议(如HTTP、SSH等),是无法改为UDP的。
发明内容
为了克服传统端口映射方法的局限性,以及NAT穿透技术的兼容性等问题,本发明提供了一种实现TCP反向端口映射的系统和方法,全面兼容各种TCP服务协议。
本发明所采用的技术方案是:一种实现TCP反向端口映射的系统,它包括有服务器模块、通过互联网与服务器模块相连的设备端代理模块和客户端代理模块;
服务器模块,分别与设备端代理模块和客户端代理模块通信,协助客户端代理模块与设备端代理模块之间建立起UDP通道;
客户端代理模块,在本地开启至少一个TCP监听端口,通过已建立的UDP通道向设备端代理模块发起反向端口映射请求,将需要连接的目标IP地址和TCP端口一一对应映射为客户端代理模块的本地TCP监听端口。
所述服务器模块协助客户端代理模块与设备端代理模块之间建立起UDP通道,包括:
设备端代理模块使用唯一的序列号,向服务器模块注册,并与之保持心跳消息;
客户端代理模块向服务器模块查询指定序列号的设备端代理模块,并通过服务器模块与设备端代理模块协商,确定NAT穿透方案,进行NAT穿透,并最终建立起点对点的UDP通道。
所述客户端代理模块在本地开启至少一个TCP监听端口,通过已建立的UDP通道向设备端代理模块发起反向端口映射请求,将需要连接的目标IP地址和TCP端口一一对应映射为客户端代理模块的本地TCP监听端口,包括:
客户端代理模块通过已建立的UDP通道告知设备端代理模块需要连接的目标IP地址和TCP端口,并在本地开启至少一个TCP监听端口,此时目标IP地址和TCP端口与本地TCP监听端口形成一一对应关系,从而将目标IP地址和TCP端口映射为客户端代理模块的本地TCP监听端口。
所述目标IP地址和TCP端口为设备端代理模块本机的IP地址和TCP端口,或者是设备端代理模块能够访问到的IP地址和TCP端口。
一种实现TCP反向端口映射的方法,包括:
客户端代理模块在服务器模块协同作用下,与指定序列号的设备端代理模块建立起UDP通道;
客户端代理模块通过已建立的UDP通道向设备端代理模块发起反向端口映射请求,并在本地开启至少一个TCP监听端口,将需要连接的目标IP地址和TCP端口映射为客户端代理模块的本地TCP监听端口。
所述客户端代理模块在服务器模块协同作用下,与指定序列号的设备端代理模块建立起UDP通道,包括:
设备端代理模块使用唯一的序列号,向服务器模块注册,并与之保持心跳消息;
客户端代理模块向服务器模块查询指定序列号的设备端代理模块,并通过服务器模块与设备端代理模块协商,确定NAT穿透方案,进行NAT穿透,并最终建立起点对点的UDP通道。
所述客户端代理模块通过已建立的UDP通道向设备端代理模块发起反向端口映射请求,并在本地开启至少一个TCP监听端口,将需要连接的目标IP地址和TCP端口映射为客户端代理模块的本地TCP监听端口,包括:
客户端代理模块通过已建立的UDP通道告知设备端代理模块需要连接的目标IP地址和TCP端口,并在本地开启至少一个TCP监听端口,此时目标IP地址和TCP端口与本地TCP监听端口形成一一对应关系,从而将目标IP地址和TCP端口映射为客户端代理模块的本地TCP监听端口。
所述目标IP地址和TCP端口为设备端代理模块本机的IP地址和TCP端口,或者是设备端代理模块能够访问到的IP地址和TCP端口。
本发明有益效果在于:本发明提出的TCP反向端口映射是指在用户客户端一侧建立映射端口,不仅不需要用户在NAT网关上预先做端口映射,而且也不需要修改设备端原有的TCP通讯协议,甚至不需要重新开发设备端服务程序和客户端软件,即可通过访问本地映射端口的方式达到访问远程内网设备的目的。
附图说明
图1是本发明实现TCP反向端口映射的系统架构图。
图2是本发明系统建立多个UDP通道的示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征和实际效果进行更加清楚的说明,下面参照具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明,但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
如图1、图2所示,本实施例实现TCP反向端口映射的系统,包括有服务器模块1、通过互联网与服务器模块1相连的设备端代理模块2和客户端代理模块3;
服务器模块1,分别与设备端代理模块2和客户端代理模块3通信,协助客户端代理模块3与设备端代理模块2之间建立起UDP通道;具体为:设备端代理模块2使用唯一的序列号(UUID),向服务器模块1注册,并与之保持心跳消息;客户端代理模块3向服务器模块1查询指定序列号(UUID)的设备端代理模块2,并通过服务器模块1与设备端代理模块2协商,确定NAT穿透方案,进行NAT穿透,并最终建立起点对点的UDP通道。此过程可以重复多次,因此客户端代理模块3和设备端代理模块2之间可以建立多个UDP通道。
客户端代理模块3,在本地开启至少一个TCP监听端口,通过已建立的UDP通道向设备端代理模块2发起反向端口映射请求,将目标IP地址和TCP端口映射为客户端代理模块3的本地TCP监听端口;具体为:客户端代理模块3通过已建立的UDP通道告知设备端代理模块2需要连接的目标IP地址和TCP端口,并在本地开启一个TCP监听端口,此时目标IP地址和TCP端口与本地TCP监听端口形成一一对应关系,从而将目标IP地址和TCP端口映射为客户端代理模块3的本地TCP监听端口。以上映射过程可以重复多次。
所述目标IP地址和TCP端口为设备端代理模块2本机的IP地址和TCP端口,或者是设备端代理模块2能够访问到的其他IP地址和TCP端口。
本实施例实现TCP反向端口映射的方法,包括:
设备端代理模块2使用唯一的序列号(UUID),向服务器模块1注册,并与之保持心跳消息;
客户端代理模块3向服务器模块1查询指定序列号的设备端代理模块2,并通过服务器模块1与设备端代理模块2协商,确定NAT穿透方案;
客户端代理模块3与设备端代理模块2相互进行NAT穿透,并最终建立起点对点的UDP通道,双方在此UDP通道上以模拟TCP方式进行通信;此过程可以重复多次,因此客户端代理模块3和设备端代理模块2之间可以建立多个UDP通道。
客户端代理模块3在本地开启至少一个TCP监听端口,并向设备端代理模块2发起反向端口映射请求,将需要连接的目标IP地址和TCP端口映射为客户端代理模块3的本地TCP监听端口;具体为:客户端代理模块3通过已建立的UDP通道告知设备端代理模块2需要连接的目标IP地址和TCP端口,并在本地开启一个TCP监听端口,此时目标IP地址和TCP端口与本地TCP监听端口形成一一对应关系,从而将目标IP地址和TCP端口映射为客户端代理模块3的本地TCP监听端口。以上映射过程可以重复多次。
所述目标IP地址和TCP端口为设备端代理模块2本机的IP地址和TCP端口,或者是设备端代理模块2能够访问到的IP地址和TCP端口。
实际应用中,客户端代理模块3对其TCP监听端口中接收到的TCP数据进行重新封包,转为UDP方式,并通过UDP通道发送给设备端代理模块2;
设备端代理模块2将收到的UDP数据解包后,转为TCP方式,发送给目标IP地址的对应TCP端口号,同时接收该目标IP地址对应TCP端口的回复数据,转为UDP方式,并通过UDP通道发送给客户端代理模块3;
客户端代理模块3接收设备端代理模块2发送的UDP数据进行重新封包,转为TCP方式,发送到客户端代理模块3对应的TCP监听端口。

Claims (8)

1.一种实现TCP反向端口映射的系统,其特征在于:它包括有服务器模块(1)、通过互联网与服务器模块(1)相连的设备端代理模块(2)和客户端代理模块(3);
服务器模块(1),分别与设备端代理模块(2)和客户端代理模块(3)通信,协助客户端代理模块(3)与设备端代理模块(2)之间建立起UDP通道;
客户端代理模块(3),在本地开启至少一个TCP监听端口,通过已建立的UDP通道向设备端代理模块(2)发起反向端口映射请求,将需要连接的目标IP地址和TCP端口一一对应映射为客户端代理模块(3)的本地TCP监听端口。
2.根据权利要求1所述的实现TCP反向端口映射的系统,其特征在于,所述服务器模块(1)协助客户端代理模块(3)与设备端代理模块(2)之间建立起UDP通道,包括:
设备端代理模块(2)使用唯一的序列号,向服务器模块(1)注册,并与之保持心跳消息;
客户端代理模块(3)向服务器模块(1)查询指定序列号的设备端代理模块(2),并通过服务器模块(1)与设备端代理模块(2)协商,确定NAT穿透方案,进行NAT穿透,并最终建立起点对点的UDP通道。
3.根据权利要求1或2所述的实现TCP反向端口映射的系统,其特征在于,所述客户端代理模块(3)在本地开启至少一个TCP监听端口,通过已建立的UDP通道向设备端代理模块(2)发起反向端口映射请求,将需要连接的目标IP地址和TCP端口一一对应映射为客户端代理模块(3)的本地TCP监听端口,包括:
客户端代理模块(3)通过已建立的UDP通道告知设备端代理模块(2)需要连接的目标IP地址和TCP端口,并在本地开启至少一个TCP监听端口,此时目标IP地址和TCP端口与本地TCP监听端口形成一一对应关系,从而将目标IP地址和TCP端口映射为客户端代理模块(3)的本地TCP监听端口。
4.根据权利要求1或2所述的实现TCP反向端口映射的系统,其特征在于:所述目标IP地址和TCP端口为设备端代理模块(2)本机的IP地址和TCP端口,或者是设备端代理模块(2)能够访问到的IP地址和TCP端口。
5.一种实现TCP反向端口映射的方法,其特征在于包括:
客户端代理模块(3)在服务器模块(1)协同作用下,与指定序列号的设备端代理模块(2)建立起UDP通道;
客户端代理模块(3)通过已建立的UDP通道向设备端代理模块(2)发起反向端口映射请求,并在本地开启至少一个TCP监听端口,将需要连接的目标IP地址和TCP端口映射为客户端代理模块(3)的本地TCP监听端口。
6.根据权利要求5所述的实现TCP反向端口映射的方法,其特征在于,所述客户端代理模块(3)在服务器模块(1)协同作用下,与指定序列号的设备端代理模块(2)建立起UDP通道,包括:
设备端代理模块(2)使用唯一的序列号,向服务器模块(1)注册,并与之保持心跳消息;
客户端代理模块(3)向服务器模块(1)查询指定序列号的设备端代理模块(2),并通过服务器模块(1)与设备端代理模块(2)协商,确定NAT穿透方案,进行NAT穿透,并最终建立起点对点的UDP通道。
7.根据权利要求5或6所述的实现TCP反向端口映射的方法,其特征在于,所述客户端代理模块(3)通过已建立的UDP通道向设备端代理模块(2)发起反向端口映射请求,并在本地开启至少一个TCP监听端口,将需要连接的目标IP地址和TCP端口映射为客户端代理模块(3)的本地TCP监听端口,包括:
客户端代理模块(3)通过已建立的UDP通道告知设备端代理模块(2)需要连接的目标IP地址和TCP端口,并在本地开启至少一个TCP监听端口,此时目标IP地址和TCP端口与本地TCP监听端口形成一一对应关系,从而将目标IP地址和TCP端口映射为客户端代理模块(3)的本地TCP监听端口。
8.根据权利要求5或6所述的实现TCP反向端口映射的方法,其特征在于:所述目标IP地址和TCP端口为设备端代理模块(2)本机的IP地址和TCP端口,或者是设备端代理模块(2)能够访问到的IP地址和TCP端口。
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