考 慮到UDP的無狀態(tài)特性，目前針對其的NAT實現(xiàn)大致可分為Full Cone、Restricted Cone、Port Restricted Cone和Symmetric NAT四種。值得指出的是，對于TCP協(xié)議而言，一般來說，目前NAT中針對TCP的實現(xiàn)基本上是一致的，其間并不存在太大差異，這是因為TCP協(xié)議本身 便是面向連接的，因此無需考慮網(wǎng)絡連接無狀態(tài)所帶來復雜性。

用語定義

1.內(nèi)部Tuple：指內(nèi)部主機的私有地址和端口號所構(gòu)成的二元組，即內(nèi)部主機所發(fā)送報文的源地址、端口所構(gòu)成的二元組
2.外部Tuple：指內(nèi)部Tuple經(jīng)過NAT的源地址/端口轉(zhuǎn)換之后，所獲得的外部地址、端口所構(gòu)成的二元組，即外部主機收到經(jīng)NAT轉(zhuǎn)換之后的報文時，它所看到的該報文的源地址（通常是NAT設備的地址）和源端口
3.目標Tuple：指外部主機的地址、端口所構(gòu)成的二元組，即內(nèi)部主機所發(fā)送報文的目標地址、端口所構(gòu)成的二元組

詳細釋義

1. Full Cone NAT：所有來自同一 個內(nèi)部Tuple X的請求均被NAT轉(zhuǎn)換至同一個外部Tuple Y，而不管這些請求是不是屬于同一個應用或者是多個應用的。除此之外，當X-Y的轉(zhuǎn)換關系建立之后，任意外部主機均可隨時將Y中的地址和端口作為目標地址 和目標端口，向內(nèi)部主機發(fā)送UDP報文，由于對外部請求的來源無任何限制，因此這種方式雖然足夠簡單，但卻不那么安全

2. Restricted Cone NAT： 它是Full Cone的受限版本：所有來自同一個內(nèi)部Tuple X的請求均被NAT轉(zhuǎn)換至同一個外部Tuple Y，這與Full Cone相同，但不同的是，只有當內(nèi)部主機曾經(jīng)發(fā)送過報文給外部主機（假設其IP地址為Z）后，外部主機才能以Y中的信息作為目標地址和目標端口，向內(nèi)部 主機發(fā)送UDP請求報文，這意味著，NAT設備只向內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)（目標地址/端口轉(zhuǎn)換）那些來自于當前已知的外部主機的UDP報文，從而保障了外部請求來源的安 全性

3. Port Restricted Cone NAT：它是Restricted Cone NAT的進一步受限版。只有當內(nèi)部主機曾經(jīng)發(fā)送過報文給外部主機（假設其IP地址為Z且端口為P）之后，外部主機才能以Y中的信息作為目標地址和目標端 口，向內(nèi)部主機發(fā)送UDP報文，同時，其請求報文的源端口必須為P，這一要求進一步強化了對外部報文請求來源的限制，從而較Restrictd Cone更具安全性

4. Symmetric NAT：這是一種比所有Cone NAT都要更為靈活的轉(zhuǎn)換方式：在Cone NAT中，內(nèi)部主機的內(nèi)部Tuple與外部Tuple的轉(zhuǎn)換映射關系是獨立于內(nèi)部主機所發(fā)出的UDP報文中的目標地址及端口的，即與目標Tuple無關； 在Symmetric NAT中，目標Tuple則成為了NAT設備建立轉(zhuǎn)換關系的一個重要考量：只有來自于同一個內(nèi)部Tuple 、且針對同一目標Tuple的請求才被NAT轉(zhuǎn)換至同一個外部Tuple，否則的話，NAT將為之分配一個新的外部Tuple；打個比方，當內(nèi)部主機以相 同的內(nèi)部Tuple對2個不同的目標Tuple發(fā)送UDP報文時，此時NAT將會為內(nèi)部主機分配兩個不同的外部Tuple，并且建立起兩個不同的內(nèi)、外部 Tuple轉(zhuǎn)換關系。與此同時，只有接收到了內(nèi)部主機所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的外部主機才能向內(nèi)部主機返回UDP報文，這里對外部返回報文來源的限制是與Port Restricted Cone一致的。不難看出，如果說Full Cone是要求最寬松NAT UDP轉(zhuǎn)換方式，那么，Symmetric NAT則是要求最嚴格的NAT方式，其不僅體現(xiàn)在轉(zhuǎn)換關系的建立上，而且還體現(xiàn)在對外部報文來源的限制方面。

第二部：NAT類型檢測

前提條件:有一個公網(wǎng)的Server并且綁定了兩個公網(wǎng)IP(IP-1,IP-2)。這個Server做UDP監(jiān)聽(IP-1,Port-1),(IP-2,Port-2)并根據(jù)客戶端的要求進行應答。

第一步：檢測客戶端是否有能力進行UDP通信以及客戶端是否位于NAT后？

客戶端建立UDP socket然后用這個socket向服務器的(IP-1,Port-1)發(fā)送數(shù)據(jù)包要求服務器返回客戶端的IP和Port, 客戶端發(fā)送請求后立即開始接受數(shù)據(jù)包，要設定socket Timeout（300ms），防止無限堵塞. 重復這個過程若干次。如果每次都超時，無法接受到服務器的回應，則說明客戶端無法進行UDP通信，可能是防火墻或NAT阻止UDP通信，這樣的客戶端也就 不能P2P了（檢測停止）。
當客戶端能夠接收到服務器的回應時，需要把服務器返回的客戶端（IP,Port）和這個客戶端socket的 （LocalIP，LocalPort）比較。如果完全相同則客戶端不在NAT后，這樣的客戶端具有公網(wǎng)IP可以直接監(jiān)聽UDP端口接收數(shù)據(jù)進行通信（檢 測停止）。否則客戶端在NAT后要做進一步的NAT類型檢測(繼續(xù))。

第二步：檢測客戶端NAT是否是Full Cone NAT？

客戶端建立UDP socket然后用這個socket向服務器的(IP-1,Port-1)發(fā)送數(shù)據(jù)包要求服務器用另一對(IP-2,Port-2)響應客戶端的請求往回 發(fā)一個數(shù)據(jù)包,客戶端發(fā)送請求后立即開始接受數(shù)據(jù)包，要設定socket Timeout（300ms），防止無限堵塞. 重復這個過程若干次。如果每次都超時，無法接受到服務器的回應，則說明客戶端的NAT不是一個Full Cone NAT，具體類型有待下一步檢測(繼續(xù))。如果能夠接受到服務器從(IP-2,Port-2)返回的應答UDP包，則說明客戶端是一個Full Cone NAT，這樣的客戶端能夠進行UDP-P2P通信（檢測停止）。

第三步：檢測客戶端NAT是否是Symmetric NAT？

客戶端建立UDP socket然后用這個socket向服務器的(IP-1,Port-1)發(fā)送數(shù)據(jù)包要求服務器返回客戶端的IP和Port, 客戶端發(fā)送請求后立即開始接受數(shù)據(jù)包，要設定socket Timeout（300ms），防止無限堵塞. 重復這個過程直到收到回應（一定能夠收到，因為第一步保證了這個客戶端可以進行UDP通信）。
用同樣的方法用一個socket向服務器的(IP-2,Port-2)發(fā)送數(shù)據(jù)包要求服務器返回客戶端的IP和Port。
比 較上面兩個過程從服務器返回的客戶端(IP,Port),如果兩個過程返回的(IP,Port)有一對不同則說明客戶端為Symmetric NAT，這樣的客戶端無法進行UDP-P2P通信（檢測停止）。否則是Restricted Cone NAT，是否為Port Restricted Cone NAT有待檢測(繼續(xù))。

第四步：檢測客戶端NAT是否是Restricted Cone NAT還是Port Restricted Cone NAT？

客戶端建立UDP socket然后用這個socket向服務器的(IP-1,Port-1)發(fā)送數(shù)據(jù)包要求服務器用IP-1和一個不同于Port-1的端口發(fā)送一個UDP 數(shù)據(jù)包響應客戶端, 客戶端發(fā)送請求后立即開始接受數(shù)據(jù)包，要設定socket Timeout（300ms），防止無限堵塞. 重復這個過程若干次。如果每次都超時，無法接受到服務器的回應，則說明客戶端是一個Port Restricted Cone NAT，如果能夠收到服務器的響應則說明客戶端是一個Restricted Cone NAT。以上兩種NAT都可以進行UDP-P2P通信。

注：以上檢測過程中只說明了可否進行UDP-P2P的打洞通信，具體怎么通信一般要借助于Rendezvous Server。另外對于Symmetric NAT不是說完全不能進行UDP-P2P達洞通信，可以進行端口預測打洞，不過不能保證成功。