正文：
一. 首先来简单讲讲什么是NAT？
原来这是IPV4引起的。当我们上网时，很可能位于NAT设备（无线路由器等）后面。
当IP数据包经过NAT设备时，NAT设备会修改源/目的IP地址。对于家庭路由器来说，采用的是网络地址端口转换（NAPT），它不仅改变了IP，还修改了TCP和UDP协议的端口号，使得内部网络中的设备可以共享相同的外部网络IP 。例如，NAPT维护一个类似于下表的NAT表：
NAT映射
NAT设备将根据NAT表修改传出和传入的数据。例如，如果将192.168.0.3:8888发送的数据包更改为120.132.92.21:9202，外界就会认为他们正在与120.132.92.21:9202通信。同时NAT设备也会改变120.132.92.21333发送的数据包。 609202 将收到的数据包的IP和端口改为192.168.0.3:8888，然后发送到内网主机，这样就可以内外双向通信，但是如果192.168.0.3:8888120.132.92.21:9202的映射由于某种原因被阻止当NAT设备被淘汰后，外部设备将不再能够直接与192.168.0.3:8888通信。我们的设备通常位于NAT 设备后面。例如，在大学校园网中，查看分配给您的IP。它实际上是一个内网IP，表明我们位于NAT设备后面。如果我们在宿舍里连接一台路由器，那么我们发送的数据包就会再经过一次NAT。
二. NAT的副作用以及解决方案
链路一段时间无数据通信后，国内移动无线网络运营商会清除NAT表中的相应表项，导致链路中断。
这是NAT带来的第一个副作用：NAT超时：
国内运营商一般设置NAT超时时间为5分钟，所以通常我们TCP长连接的心跳间隔设置为3-5分钟。 **
而第二个副作用就是：我们这边文章要提到的NAT墙。
NAT会有一个机制。所有发往内部网络的外部请求到达NAT 后都会被NAT 丢弃。这样，如果我们位于NAT设备后面，我们将无法获取任何外部数据。
但这个机制有一个解决办法：如果我们A主动给B发送消息，那么A就会在B自己的NAT上打一个洞。这样，当A的报文到达B的NAT时，虽然被丢弃了，但是如果此时B正在向A发送报文，当到达A的NAT时，就可以通过A之前打的洞发送给A了。 A手里有它。
简单来说，如果A和B要进行通信，那么得事先A发一条信息给B，B发一条信息给A。这样提前在各自的NAT上打了对方的洞，这样下一次A和B之间就可以进行通信了。
三. 四种NAT类型：
RFC3489将NAT的实现分为四类：
全锥NAT
Restricted Cone NAT（受限锥形NAT，可以理解为IP限制，Port不限制）
端口限制圆锥NAT（端口限制圆锥NAT，IP+端口限制）
对称NAT（对称NAT）
其中，顶部的完全圆锥形NAT穿透力最好，而底部的对称NAT安全性最高。
简单来说，这四种NAT分别代表什么：
如果一个NAT是Full Cone NAT，那么无论什么IP地址访问，都不会被NAT拦截（这种情况基本很少见）。 Restricted Cone NAT，只有打洞的IP才能穿越NAT，但不限于Port。 Port Restricted Cone NAT，只有打洞的IP+端口号才能穿越NAT。对称NAT只是一种打洞的IP+端口号，可以穿越NAT，但它与Cone型NAT有一个最大的区别。其对外的公网端口是不断变化的：
例如，如果A是对称NAT，则A向B发送消息，通过NAT映射到Port:10000，A向C发送消息，通过NAT映射到Port:10001。这会导致一个问题。我们的服务器根本无法协调NAT 打洞。至于为什么打孔不能协调，下面讲一下STUN和TURN的工作原理。
四. STUN和TURN的实现：
1.STUN Server主要做了两件事：
接受客户端的请求，并将客户端的公网IP和端口封装到ICE Candidate中。通过复杂的机制，获取客户端的NAT类型。完成这些STUN Server后，会将基本信息发送回客户端，然后根据NAT类型，确定下一步是否需要TURN Server进行协调。
我们来说说这两个步骤具体是做什么的：
不用说，第一件事就是获取客户端的请求，获取源IP和Port，并将其添加到ICE Candidate中。
来讲讲第二件事，STUN是如何判断NAT的类型的：
假设B为客户端，C为STUN服务器，C有两个IP，IP1和IP2（至于为什么需要两个IP，请继续阅读）：
STEP1.判断客户端是否在NAT后：
B向C的IP1的pot1端口发送UDP数据包。 C收到这个数据包后，会将收到的数据包的源IP和端口写入UDP数据包中，然后通过IP1和端口1将数据包发送回B。这个IP和端口也是NAT的外网IP和端口（如果你不明白，那么请阅读我的BLOG中NAT的原理和分类），也就是说，你在STEP1中得到了NAT的外网IP和端口知识产权。
熟悉NAT工作原理的朋友可以知道，B一定会收到C返回给B的UDP数据包。如果在你的应用中，向一个STUN服务器发送数据包后，没有收到STUN的任何响应数据包，只有两种可能： 1. STUN 服务器不存在，或者端口错误。 2. 您的NAT 拒绝所有从外部到内部的UDP 数据包。
B收到这个UDP后，将这个UDP中的IP与自己的IP进行比较。如果相同则说明是在公网。下一步，NAT 将检测防火墙类型。我不想多说。如果不同，则说明存在NAT，系统将执行STEP2操作。
STEP2.判断是否处于Full Cone Nat下：
B向C的IP1发送UDP数据包，请求C通过另一个IP2和PORT（与SETP1的IP1不同）返回UDP数据包给B（现在你知道为什么C有两个IP了，虽然还是不明白为什么，哈哈）。
我们来分析一下。如果B收到这个数据包，意味着什么？这意味着NAT不拒绝任何数据包，也不对数据包进行任何过滤。这就是STUN标准中的全锥NAT。不幸的是，Full Cone Nats 太少了，这也意味着你不太可能收到这个数据包。如果没有收到，系统进入STEP3。
STEP3.判断是否处于对称NAT下：
B向C的IP2的port2发送数据包。 C收到数据包后，将接收到的数据包的源IP和端口写入UDP数据包中，然后通过自己的IP2和port2将数据包发送回来。到B。
同步骤1一样，B肯定能收到这个响应UDP包。这个包中的端口是我们最关心的数据。下面我们来分析一下：
如果该端口与步骤1中的端口相同，则可以确定该NAT是CONE NAT，否则是对称NAT。原因很简单：根据对称NAT的规则，当目的地址的IP或端口发生变化时，NAT会重新分配一个端口使用。在步骤3中，与步骤1相对应，我们更改IP和端口。因此，如果是对称NAT，两个端口一定是不同的。
如果此时应用程序中的端口不同，则它处于对称NAT 下。如果相同，则只剩下限制锥和端口限制锥。系统使用step4来检测它是哪种类型。
STEP4.判断是处于Restrict Cone NAT还是Port Restrict NAT之下：
B向C的IP2的端口PD发送数据请求包，要求C使用IP2和与PD不同的端口向B返回数据包。
我们来分析一下结果：如果B收到了，说明只要IP相同，即使端口不同，NAT也会允许UDP包通过。显然这是Restrict Cone NAT。如果没有收到，那就没什么好说的了，Port Restrict NAT。
到这里STUN Server一共通过这4步，判断出客户端处于什么类型的NAT下，然后去做后续的处理：
这4步将返回给客户端其公网IP、端口和NAT类型。此外：
如果A 在公共网络上或在Full Cone Nat 下，STUN 不会执行任何其他操作，因为其他客户端可以直接与A 通信。
QQ20170320-0@2x.png 如果A处于Restrict Cone或者Port Restrict NAT下，STUN也会协调TURN进行NAT打洞。
Paste_Image.png 如果A 处于对称NAT 下，则NAT 无法在点对点连接下打洞。因此，为了通信，我们只能采取最后的手段，那就是转换为C/S架构。 STUN将协调TURN进行消息转发。
Paste_Image.png
2.TURN Server也主要做了两件事：
为NAT打洞：
如果A和B想要互相通信，那么TURN Server会命令A和B互相发送消息，这样他们各自的NAT就给对方留下了漏洞，他们下次可以互相交流。
为对称NAT提供消息转发：
当A 或B 之一是对称NAT 时，发送到该方的消息只能通过TURN Server 转发。
实现NAT穿越的ICE协议方案：STUN与TURN技术详解的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于、实现NAT穿越的ICE协议方案：STUN与TURN技术详解的信息别忘了在本站进行查找哦。
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用户评论
终于搞明白了ICE协议了，原来NAT穿透就是这么个原理！
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我一直好奇怎么在网络局域网情况下打游戏或者视频通话，现在好像有点眉目了
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STUN和TURN听起来很专业啊，以后看看能不能研究一下。
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这东西是不是和手机热点有关？因为我用手机热点的时候好像有时候可以，有时候不行。
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学习一下ICE协议，希望能自己搭建一个网络服务什么的
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以前总感觉网络世界是互相隔绝的，现在看来可以通过这些技术连接起来
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这篇博客写的很详细啊，终于知道为啥网络通话有时候会失败了。
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希望将来可以像互联网一样轻松地进行实时语音视频，而不是受限于NAT。
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感觉ICE协议对未来互联网发展很重要
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我试了下使用STUN和TURN的方法，效果真的比之前好太多了！
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学习一下这些技术可以扩大我的网络安全知识面
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这篇文章让我对网络通信有了更深的理解
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希望有更多人关注ICE协议带来的便利性
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也许以后能用这些技术进行一些创新性的应用
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STUN和TURN都是很有用的工具，感谢分享！
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真没想到网络穿透技术这么复杂，佩服作者的深入讲解
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学习了ICE协议后，我开始思考如何改进现有的网络架构
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这篇博客给我的启发很多，让我对网络技术有了更进一步的了解
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我想尝试使用STUN和TURN来改善自己的网络连接
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以后学习网游开发的时候，能用上ICE协议会很棒!
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