The IP Network Address Translator，IP網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換是人們說的NAT，或者說NA(P)T。NAT是為了解決IPv4地址不足而提出來得一種替代方案，可以對外界屏蔽內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)拓撲。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，NAT阻礙了構(gòu)建在覆蓋網(wǎng)絡(luò)的P2P程序的發(fā)展。因為覆蓋網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)建在應(yīng)用層，屏蔽了傳輸層以下的網(wǎng)絡(luò)拓撲，網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點或某些節(jié)點有此網(wǎng)絡(luò)的路由表，由這些路由表構(gòu)建出這個覆蓋網(wǎng)絡(luò)，但是NAT阻礙的覆蓋網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的連接。
上圖顯示了NAT的原理。NAT將內(nèi)網(wǎng)的IP替換為公網(wǎng)IP，將端口映射為公網(wǎng)的端口。公網(wǎng)IP替換內(nèi)網(wǎng)IP是固定的，NAT的不足之處在于端口的替換。因為NAT還沒有形成標準，替換策略有幾種，這也是NAT行為的關(guān)鍵。
在《Behavior and Classification of NAT Devices and Implications for NAT Traversal》一文中就把端口映射的行為分成四種，其中包括保留端口，不保留端口，端口重載，端口復(fù)用。這四種分類最終區(qū)分了NAT的四種類型即Full cone NAT，Symmetric NAT，Port-Restrictes cone NAT ，Address-Restriced cone NAT。
為了使覆蓋網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點相互通信，我們需要進行NAT穿越。在《A NAT Traversal Mechanism for Peer-To-Peer Networks》一文種介紹了根據(jù)兩端不同的NAT類型對應(yīng)的四種NAT穿越方案。如下圖
這些解決方案都需要STUN（Simple Traversal of User Datagram Protocol through Network Address Translators (NATs)，NAT的UDP簡單穿越）協(xié)議幫助。STUN協(xié)議要求一臺具有公網(wǎng)IP的主機幫助一臺主機進行NAT類型的判斷。
STUN
協(xié)議的流程，其主要的思想是通過STUN
的回射來判斷主機的NAT
類型。 除了直接連接，反向連接、打洞和依賴都需要第三臺主機的幫助。
在《Characterization and Measurement of TCP Traversal through NATs and Firewalls》一文中介紹了TCP穿越的方法。在STUNT#2方法中，第三臺主機和兩臺需要連接的主機都有長連接，當一方需要發(fā)起來連接時，向第三臺主機發(fā)請求，第三臺主機向被請求的主機發(fā)送邀請，此時需要連接的主機都向?qū)Ψ桨l(fā)送SYN包，此時雙方的防火墻都有了洞，只要有一方的SYN包到達對方主機，連接就會被建立。Relay方法需要耗費的代價太大，在P2P應(yīng)用中一般會消極的處理雙方都是對稱NAT的情況。