CN109194778B - 一种基于kcp协议的nat穿透方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于KCP协议的NAT穿透方法，首先P2P网络中的节点需要向一个位于公网的辅助NAT穿透的服务节点进行NAT信息注册，然后当节点需要连接另一个使用TCP协议无法连接的节点时，先把NAT穿透请求发给服务节点，服务节点根据两个节点的NAT信息给双方返回对方的网络地址和NAT穿透策略。双方节点根据收到的信息执行NAT穿透逻辑，即先用UDP协议进行NAT穿透，如果穿透成功则使用KCP协议进行连接，否则，此次NAT穿透失败。本发明解决了使用TCP进行NAT穿透难度大的问题，使用UDP进行NAT穿透提高成功率，同时使用KCP协议作为传输层协议从一定程度上解决了UDP协议传输不可靠的问题。

Description

一种基于KCP协议的NAT穿透方法
技术领域
本发明涉及NAT类型探测技术、UDP穿透领域，尤其涉及一种基于KCP协议的NAT穿透方法。
背景技术
NAT英文全称是“Network Address Translation”，中文意思是“网络地址转换”，它是一个IETF(Internet Engineering Task Force，Internet工程任务组)标准，允许一个整体机构以一个公用IP(Internet Protocol)地址出现在Internet上。顾名思义，它是一种把内部私有网络地址(IP地址)翻译成合法网络IP地址的技术。NAT可以让那些使用私有地址的内部网络连接到Internet或其它IP网络上。
传统的穿透方法有基于TCP穿透和基于UDP穿透的方法，这两者都有一定程度上的缺陷；其中，基于TCP的穿透方法有TCP协议基于连接的模式导致成功率不高的问题，而基于UDP协议的穿透方法虽然成功率高，但是存在UDP协议不可靠的问题。
KCP是一个快速可靠协议，它主要的设计目的是为了解决在网络拥堵的情况下TCP协议网络速度慢的问题，增大网络传输速率，但相当于TCP而言，会相应的牺牲一部分带宽。KCP没有规定下层传输协议，一般用UDP作为下层传输协议。
在使用UDP协议进行NAT穿透成功的前提下，使用KCP协议进行连接的方案相比于TCP穿透方案的成功率要高上不少，相比于UDP穿透方案可靠性也得到一定的保障。
发明内容
针对TCP进行NAT穿透难度大和UDP穿透可靠性不高的技术问题，本发明提供一种基于KCP协议的NAT穿透方法，能够保障更高的NAT穿透成功率和不错的可靠性，具体技术方案如下：
一种基于KCP协议的NAT穿透方法，其特征在于，该方法中需要得到NAT穿透协助的客户端为C1，C1想要连接的客户端为C2，该方法具体包括如下步骤：
S1：C1向服务端发起NAT穿透C2的请求；
S2：服务端根据客户端C1的情况作出如下回复：
(1)如果C2不存在，则服务端向C1回复C2不存在的消息，C1结束本次NAT穿透；
(2)如果C2存在，且C1是公网节点，服务端则通知C2去反连C1，C1持续一段时间等待对方的连接，如果连接成功，此次穿透成功；否则，穿透失败；
(3)如果C2存在，且C1不是公网节点，且C2不是对称型NAT，则服务端通知C1进行NAT穿透，连接C2，C1首先判断C2是否存在UPNP端口，如果存在，则C1先使用C2的UPNP端口进行TCP连接，如果连接成功，则此次穿透成功，否则，C1使用UDP协议进行NAT穿透，如果穿透失败，则此次穿透失败；如果穿透成功，则使用KCP协议进行连接，如果连接成功，则此次穿透成功，否则穿透失败；
(4)如果C2存在且是对称型NAT，但C1不是公网节点也不是对称型NAT，则服务端通知C1进行NAT穿透，C1使用UDP协议进行NAT穿透，然后持续一段时间等待C2的连接，如果连接成功，那么此次NAT穿透成功，否则失败；
(5)如果都不是上面的情况，则服务端通知C1和C2进行中继服务。
进一步地，所述的客户端C1在启动时通过STUN协议探测自己的NAT类型，并向服务端注册自己的NAT类型，所述的服务端根据这些NAT信息进行策略选择；所述的NAT类型包括对称型、端口限制型、地址限制型和全锥型。
进一步地，所述的客户端C1启动时，向自己的网关设备绑定UPNP端口。
进一步地，如果存在客户端C2不存在或者没有注册的情况，则由服务端连接上该客户端C2并通知它进行注册。
进一步地，所述的步骤(5)中，如果C2存在UPNP端口，那么C1需要尝试使用该UPNP端口去连接C2，如果连接成功，那么此次NAT穿透成功，否则还需C1判断自己有没有UPNP端口，如果没有，那么此次NAT穿透失败，否则，C1需要等待C2的连接，如果连接成功，那么此次NAT穿透成功，否则失败。
本发明的有益效果如下：
本发明基于KCP协议的NAT穿透方法相比于基于TCP的穿透方法，成功率得到一定程度的提高；而相比于基于UDP的穿透方法，可靠性又得到了一定程度的保障。
附图说明
图1为本发明的基于KCP协议的NAT穿透方法的流程图。
具体实施方式
下面根据附图和具体实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。
如图1所示，本发明的基于KCP协议的NAT穿透方法，该方法中需要得到NAT穿透协助的客户端为C1，C1想要连接的客户端为C2，该方法具体包括如下步骤：
S1：C1向服务端发起NAT穿透C2的请求；
S2：服务端根据客户端C1的情况作出如下回复：
(1)如果C2不存在，则服务端向C1回复C2不存在的消息，C1结束本次NAT穿透；
(2)如果C2存在，且C1是公网节点，服务端则通知C2去反连C1，C1持续一段时间等待对方的连接，如果连接成功，此次穿透成功；否则，穿透失败；
(3)如果C2存在，且C1不是公网节点，且C2不是对称型NAT，则服务端通知C1进行NAT穿透，连接C2，C1首先判断C2是否存在UPNP端口，如果存在，则C1先使用C2的UPNP端口进行TCP连接，如果连接成功，则此次穿透成功，否则，C1使用UDP协议进行NAT穿透，如果穿透失败，则此次穿透失败；如果穿透成功，则使用KCP协议进行连接，如果连接成功，则此次穿透成功，否则穿透失败；
(4)如果C2存在且是对称型NAT，但C1不是公网节点也不是对称型NAT，则服务端通知C1进行NAT穿透，C1使用UDP协议进行NAT穿透，然后持续一段时间等待C2的连接，如果连接成功，那么此次NAT穿透成功，否则失败；
(5)如果都不是上面的情况，则服务端通知C1和C2进行中继服务。
优选地，所述的客户端C1在启动时通过STUN协议探测自己的NAT类型，并向服务端注册自己的NAT类型，所述的服务端根据这些NAT信息进行策略选择；所述的NAT类型包括对称型、端口限制型、地址限制型和全锥型。
优选地，所述的客户端C1启动时，向自己的网关设备绑定UPNP端口。
优选地，如果存在客户端C2不存在或者没有注册的情况，则由服务端连接上该客户端C2并通知它进行注册。
优选地，所述的步骤(5)中，如果C2存在UPNP端口，那么C1需要尝试使用该UPNP端口去连接C2，如果连接成功，那么此次NAT穿透成功，否则还需C1判断自己有没有UPNP端口，如果没有，那么此次NAT穿透失败，否则，C1需要等待C2的连接，如果连接成功，那么此次NAT穿透成功，否则失败。

Claims (5)

1.一种基于KCP协议的NAT穿透方法，其特征在于，该方法中需要得到NAT穿透协助的客户端为C1，C1想要连接的客户端为C2，该方法具体包括如下步骤：
S1：C1向服务端发起NAT穿透C2的请求；
S2：服务端根据客户端C1的情况作出如下回复：
（1）如果C2不存在，则服务端向C1回复C2不存在的消息，C1结束本次NAT穿透；
（2）如果C2存在，且C1是公网节点，服务端则通知C2去反连C1，C1持续一段时间等待对方的连接，如果连接成功，此次穿透成功；否则，穿透失败；
（3）如果C2存在，且C1不是公网节点，且C2不是对称型NAT，则服务端通知C1进行NAT穿透，连接C2，C1首先判断C2是否存在UPNP端口，如果存在，则C1先使用C2的UPNP端口进行TCP连接，如果连接成功，则此次穿透成功，如果连接失败，C1使用UDP协议进行NAT穿透，如果穿透失败，则此次穿透失败；如果穿透成功，则使用KCP协议进行连接，如果连接成功，则此次穿透成功，否则穿透失败；
（4）如果C2存在且是对称型NAT，但C1不是公网节点也不是对称型NAT，则服务端通知C1进行NAT穿透，C1使用UDP协议进行NAT穿透，然后持续一段时间等待C2的连接，如果连接成功，那么此次NAT穿透成功，否则失败；
（5）如果都不是上面的情况，则服务端通知C1和C2进行中继服务。
2.根据权利要求1所述的基于KCP协议的NAT穿透方法，其特征在于，所述的客户端C1在启动时通过STUN协议探测自己的NAT类型，并向服务端注册自己的NAT类型，所述的服务端根据这些NAT信息进行策略选择；所述的NAT类型包括对称型、端口限制型、地址限制型和全锥型。
3.根据权利要求1所述的基于KCP协议的NAT穿透方法，其特征在于，所述的客户端C1启动时，向自己的网关设备绑定UPNP端口。
4.根据权利要求1所述的基于KCP协议的NAT穿透方法，其特征在于，如果存在客户端C2不存在或者没有注册的情况，则由服务端连接上该客户端C2并通知它进行注册。
5.根据权利要求1所述的基于KCP协议的NAT穿透方法，其特征在于，所述的步骤S2的情况（3）中，如果C2存在UPNP端口，那么C1需要尝试使用该UPNP端口去连接C2，如果连接成功，那么此次NAT穿透成功，否则还需C1判断自己有没有UPNP端口，如果没有，那么此次NAT穿透失败，否则，C1需要等待C2的连接，如果连接成功，那么此次NAT穿透成功，否则失败。
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