P2P之UDP穿透NAT的原理與實(shí)現(xiàn)（附源代碼）
作者：shootingstars | 日期：2004-05-25 | 字體：大 中 小
P2P 之 UDP穿透NAT的原理與實(shí)現(xiàn)（附源代碼）
原創(chuàng)：shootingstars
參考：http://midcom-p2p.sourceforge.net/draft-ford-midcom-p2p-01.txt
論壇上經(jīng)常有對(duì)P2P原理的討論，但是討論歸討論，很少有實(shí)質(zhì)的東西產(chǎn)生（源代碼）。呵呵，在這里我就用自己實(shí)現(xiàn)的一個(gè)源代碼來(lái)說(shuō)明UDP穿越NAT的原理。
首先先介紹一些基本概念：
NAT(Network Address Translators)，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換：網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換是在IP地址日益缺乏的情況下產(chǎn)生的，它的主要目的就是為了能夠地址重用。NAT分為兩大類，基本的NAT和NAPT(Network Address/Port Translator)。
最開(kāi)始NAT是運(yùn)行在路由器上的一個(gè)功能模塊。
最先提出的是基本的NAT，它的產(chǎn)生基于如下事實(shí)：一個(gè)私有網(wǎng)絡(luò)（域）中的節(jié)點(diǎn)中只有很少的節(jié)點(diǎn)需要與外網(wǎng)連接（呵呵，這是在上世紀(jì)90年代中期提出的）。那么這個(gè)子網(wǎng)中其實(shí)只有少數(shù)的節(jié)點(diǎn)需要全球唯一的IP地址，其他的節(jié)點(diǎn)的IP地址應(yīng)該是可以重用的。
因此，基本的NAT實(shí)現(xiàn)的功能很簡(jiǎn)單，在子網(wǎng)內(nèi)使用一個(gè)保留的IP子網(wǎng)段，這些IP對(duì)外是不可見(jiàn)的。子網(wǎng)內(nèi)只有少數(shù)一些IP地址可以對(duì)應(yīng)到真正全球唯一的 IP地址。如果這些節(jié)點(diǎn)需要訪問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)，那么基本NAT就負(fù)責(zé)將這個(gè)節(jié)點(diǎn)的子網(wǎng)內(nèi)IP轉(zhuǎn)化為一個(gè)全球唯一的IP然后發(fā)送出去。(基本的NAT會(huì)改變IP 包中的原IP地址，但是不會(huì)改變IP包中的端口)
關(guān)于基本的NAT可以參看RFC 1631
另外一種NAT叫做NAPT，從名稱上我們也可以看得出，NAPT不但會(huì)改變經(jīng)過(guò)這個(gè)NAT設(shè)備的IP數(shù)據(jù)報(bào)的IP地址，還會(huì)改變IP數(shù)據(jù)報(bào)的 TCP/UDP端口。基本NAT的設(shè)備可能我們見(jiàn)的不多（呵呵，我沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)），NAPT才是我們真正討論的主角。看下圖：
Server S1
18.181.0.31:1235
|
^ Session 1 (A-S1) ^ |
| 18.181.0.31:1235 | |
v 155.99.25.11:62000 v |
|
NAT
155.99.25.11
|
^ Session 1 (A-S1) ^ |
| 18.181.0.31:1235 | |
v 10.0.0.1:1234 v |
|
Client A
10.0.0.1:1234
有一個(gè)私有網(wǎng)絡(luò)10.*.*.*，Client A是其中的一臺(tái)計(jì)算機(jī)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)（一個(gè)NAT設(shè)備）的外網(wǎng)IP是155.99.25.11(應(yīng)該還有一個(gè)內(nèi)網(wǎng)的IP地址，比如 10.0.0.10)。如果Client A中的某個(gè)進(jìn)程（這個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建了一個(gè)UDP Socket,這個(gè)Socket綁定1234端口）想訪問(wèn)外網(wǎng)主機(jī)18.181.0.31的1235端口，那么當(dāng)數(shù)據(jù)包通過(guò)NAT時(shí)會(huì)發(fā)生什么事情呢？
首先NAT會(huì)改變這個(gè)數(shù)據(jù)包的原IP地址，改為155.99.25.11。接著NAT會(huì)為這個(gè)傳輸創(chuàng)建一個(gè)Session（Session是一個(gè)抽象的概念，如果是TCP，也許Session是由一個(gè)SYN包開(kāi)始，以一個(gè)FIN包結(jié)束。而UDP呢，以這個(gè)IP的這個(gè)端口的第一個(gè)UDP開(kāi)始，結(jié)束呢，呵呵，也許是幾分鐘，也許是幾小時(shí)，這要看具體的實(shí)現(xiàn)了）并且給這個(gè)Session分配一個(gè)端口，比如62000，然后改變這個(gè)數(shù)據(jù)包的源端口為62000。所以本來(lái)是（10.0.0.1:1234->18.181.0.31:1235）的數(shù)據(jù)包到了互聯(lián)網(wǎng)上變?yōu)榱耍?55.99.25.11:62000 ->18.181.0.31:1235）。
一旦NAT創(chuàng)建了一個(gè)Session后，NAT會(huì)記住62000端口對(duì)應(yīng)的是10.0.0.1的1234端口，以后從18.181.0.31發(fā)送到 62000端口的數(shù)據(jù)會(huì)被NAT自動(dòng)的轉(zhuǎn)發(fā)到10.0.0.1上。（注意：這里是說(shuō)18.181.0.31發(fā)送到62000端口的數(shù)據(jù)會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)，其他的 IP發(fā)送到這個(gè)端口的數(shù)據(jù)將被NAT拋棄）這樣Client A就與Server S1建立以了一個(gè)連接。
呵呵，上面的基礎(chǔ)知識(shí)可能很多人都知道了，那么下面是關(guān)鍵的部分了。
看看下面的情況：
Server S1 Server S2
18.181.0.31:1235 138.76.29.7:1235
| |
| |
+----------------------+----------------------+
|
^ Session 1 (A-S1) ^ | ^ Session 2 (A-S2) ^
| 18.181.0.31:1235 | | | 138.76.29.7:1235 |
v 155.99.25.11:62000 v | v 155.99.25.11:62000 v
|
Cone NAT
155.99.25.11
|
^ Session 1 (A-S1) ^ | ^ Session 2 (A-S2) ^
| 18.181.0.31:1235 | | | 138.76.29.7:1235 |
v 10.0.0.1:1234 v | v 10.0.0.1:1234 v
|
Client A
10.0.0.1:1234
接上面的例子，如果Client A的原來(lái)那個(gè)Socket(綁定了1234端口的那個(gè)UDP Socket)又接著向另外一個(gè)Server S2發(fā)送了一個(gè)UDP包，那么這個(gè)UDP包在通過(guò)NAT時(shí)會(huì)怎么樣呢？
這時(shí)可能會(huì)有兩種情況發(fā)生，一種是NAT再次創(chuàng)建一個(gè)Session，并且再次為這個(gè)Session分配一個(gè)端口號(hào)（比如：62001）。另外一種是 NAT再次創(chuàng)建一個(gè)Session，但是不會(huì)新分配一個(gè)端口號(hào)，而是用原來(lái)分配的端口號(hào)62000。前一種NAT叫做Symmetric NAT，后一種叫做Cone NAT。我們期望我們的NAT是第二種，呵呵，如果你的NAT剛好是第一種，那么很可能會(huì)有很多P2P軟件失靈。（可以慶幸的是，現(xiàn)在絕大多數(shù)的NAT屬于后者，即Cone NAT）
好了，我們看到，通過(guò)NAT,子網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)向外連結(jié)是很容易的（NAT相當(dāng)于透明的，子網(wǎng)內(nèi)的和外網(wǎng)的計(jì)算機(jī)不用知道NAT的情況）。
但是如果外部的計(jì)算機(jī)想訪問(wèn)子網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)就比較困難了（而這正是P2P所需要的）。
那么我們?nèi)绻霃耐獠堪l(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)給內(nèi)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)有什么辦法呢？首先，我們必須在內(nèi)網(wǎng)的NAT上打上一個(gè)“洞”（也就是前面我們說(shuō)的在NAT上建立一個(gè) Session），這個(gè)洞不能由外部來(lái)打，只能由內(nèi)網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)來(lái)打。而且這個(gè)洞是有方向的，比如從內(nèi)部某臺(tái)主機(jī)（比如：192.168.0.10）向外部的某個(gè)IP(比如：219.237.60.1)發(fā)送一個(gè)UDP包，那么就在這個(gè)內(nèi)網(wǎng)的NAT設(shè)備上打了一個(gè)方向?yàn)?19.237.60.1的“洞”，（這就是稱為UDP Hole Punching的技術(shù)）以后219.237.60.1就可以通過(guò)這個(gè)洞與內(nèi)網(wǎng)的192.168.0.10聯(lián)系了。（但是其他的IP不能利用這個(gè)洞）。
呵呵，現(xiàn)在該輪到我們的正題P2P了。有了上面的理論，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)內(nèi)網(wǎng)的主機(jī)通訊就差最后一步了：那就是雞生蛋還是蛋生雞的問(wèn)題了，兩邊都無(wú)法主動(dòng)發(fā)出連接請(qǐng)求，誰(shuí)也不知道誰(shuí)的公網(wǎng)地址，那我們?nèi)绾蝸?lái)打這個(gè)洞呢？我們需要一個(gè)中間人來(lái)聯(lián)系這兩個(gè)內(nèi)網(wǎng)主機(jī)。
現(xiàn)在我們來(lái)看看一個(gè)P2P軟件的流程，以下圖為例：
Server S （219.237.60.1）
|
|
+----------------------+----------------------+
| |
NAT A (外網(wǎng)IP:202.187.45.3) NAT B (外網(wǎng)IP:187.34.1.56)
| (內(nèi)網(wǎng)IP:192.168.0.1) | (內(nèi)網(wǎng)IP:192.168.0.1)
| |
Client A (192.168.0.20:4000) Client B (192.168.0.10:40000)
首先，Client A登錄服務(wù)器，NAT A為這次的Session分配了一個(gè)端口60000，那么Server S收到的Client A的地址是202.187.45.3:60000，這就是Client A的外網(wǎng)地址了。同樣，Client B登錄Server S，NAT B給此次Session分配的端口是40000，那么Server S收到的B的地址是187.34.1.56:40000。
此時(shí)，Client A與Client B都可以與Server S通信了。如果Client A此時(shí)想直接發(fā)送信息給Client B，那么他可以從Server S那兒獲得B的公網(wǎng)地址187.34.1.56:40000，是不是Client A向這個(gè)地址發(fā)送信息Client B就能收到了呢？答案是不行，因?yàn)槿绻@樣發(fā)送信息，NAT B會(huì)將這個(gè)信息丟棄（因?yàn)檫@樣的信息是不請(qǐng)自來(lái)的，為了安全，大多數(shù)NAT都會(huì)執(zhí)行丟棄動(dòng)作）。現(xiàn)在我們需要的是在NAT B上打一個(gè)方向?yàn)?02.187.45.3（即Client A的外網(wǎng)地址）的洞，那么Client A發(fā)送到187.34.1.56:40000的信息,Client B就能收到了。這個(gè)打洞命令由誰(shuí)來(lái)發(fā)呢，呵呵，當(dāng)然是Server S。
總結(jié)一下這個(gè)過(guò)程：如果Client A想向Client B發(fā)送信息，那么Client A發(fā)送命令給Server S，請(qǐng)求Server S命令Client B向Client A方向打洞。呵呵，是不是很繞口，不過(guò)沒(méi)關(guān)系，想一想就很清楚了，何況還有源代碼呢（侯老師說(shuō)過(guò)：在源代碼面前沒(méi)有秘密 8）），然后Client A就可以通過(guò)Client B的外網(wǎng)地址與Client B通信了。
注意：以上過(guò)程只適合于Cone NAT的情況，如果是Symmetric NAT，那么當(dāng)Client B向Client A打洞的端口已經(jīng)重新分配了，Client B將無(wú)法知道這個(gè)端口（如果Symmetric NAT的端口是順序分配的，那么我們或許可以猜測(cè)這個(gè)端口號(hào)，可是由于可能導(dǎo)致失敗的因素太多，我們不推薦這種猜測(cè)端口的方法）。
下面是一個(gè)模擬P2P聊天的過(guò)程的源代碼，過(guò)程很簡(jiǎn)單，P2PServer運(yùn)行在一個(gè)擁有公網(wǎng)IP的計(jì)算機(jī)上，P2PClient運(yùn)行在兩個(gè)不同的NAT 后（注意，如果兩個(gè)客戶端運(yùn)行在一個(gè)NAT后，本程序很可能不能運(yùn)行正常，這取決于你的NAT是否支持loopback translation，詳見(jiàn)http://midcom-p2p.sourceforge.net/draft-ford-midcom-p2p-01.txt，當(dāng)然，此問(wèn)題可以通過(guò)雙方先嘗試連接對(duì)方的內(nèi)網(wǎng)IP來(lái)解決，但是這個(gè)代碼只是為了驗(yàn)證原理，并沒(méi)有處理這些問(wèn)題），后登錄的計(jì)算機(jī)可以獲得先登錄計(jì)算機(jī)的用戶名，后登錄的計(jì)算機(jī)通過(guò)send username message的格式來(lái)發(fā)送消息。如果發(fā)送成功，說(shuō)明你已取得了直接與對(duì)方連接的成功。
程序現(xiàn)在支持三個(gè)命令：send , getu , exit
send格式：send username message
功能：發(fā)送信息給username
getu格式：getu
功能：獲得當(dāng)前服務(wù)器用戶列表
exit格式：exit
功能：注銷與服務(wù)器的連接（服務(wù)器不會(huì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)客戶是否吊線）
代碼很短，相信很容易懂，如果有什么問(wèn)題，可以給我發(fā)郵件zhouhuis22@sina.com 或者在CSDN上發(fā)送短消息。同時(shí)，歡迎轉(zhuǎn)發(fā)此文，但希望保留作者版權(quán)8-）。
最后感謝CSDN網(wǎng)友 PiggyXP 和 Seilfer的測(cè)試幫助
P2PServer.c
/* P2P 程序服務(wù)端
*
* 文件名：P2PServer.c
*
* 日期：2004-5-21
*
* 作者：shootingstars(zhouhuis22@sina.com)
*
*/
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#include "windows.h"
#include "..\proto.h"
#include "..\Exception.h"
UserList ClientList;
void InitWinSock()
{
WSADATA wsaData;
if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
{
printf("Windows sockets 2.2 startup");
throw Exception("");
}
else{
printf("Using %s (Status: %s)\n",
wsaData.szDescription, wsaData.szSystemStatus);
printf("with API versions %d.%d to %d.%d\n\n",
LOBYTE(wsaData.wVersion), HIBYTE(wsaData.wVersion),
LOBYTE(wsaData.wHighVersion), HIBYTE(wsaData.wHighVersion));
}
}
SOCKET mksock(int type)
{
SOCKET sock = socket(AF_INET, type, 0);
if (sock < 0)
{
printf("create socket error");
throw Exception("");
}
return sock;
}
stUserListNode GetUser(char *username)
{
for(UserList::iterator UserIterator=ClientList.begin();
UserIterator!=ClientList.end();
++UserIterator)
{
if( strcmp( ((*UserIterator)->userName), username) == 0 )
return *(*UserIterator);
}
throw Exception("not find this user");
}
int main(int argc, char* argv[])
{
try{
InitWinSock();
SOCKET PrimaryUDP;
PrimaryUDP = mksock(SOCK_DGRAM);
sockaddr_in local;
local.sin_family=AF_INET;
local.sin_port= htons(SERVER_PORT);
local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
int nResult=bind(PrimaryUDP,(sockaddr*)&local,sizeof(sockaddr));
if(nResult==SOCKET_ERROR)
throw Exception("bind error");
sockaddr_in sender;
stMessage recvbuf;
memset(&recvbuf,0,sizeof(stMessage));
// 開(kāi)始主循環(huán).
// 主循環(huán)負(fù)責(zé)下面幾件事情:
// 一:讀取客戶端登陸和登出消息,記錄客戶列表
// 二:轉(zhuǎn)發(fā)客戶p2p請(qǐng)求
for(;;)
{
int dwSender = sizeof(sender);
int ret = recvfrom(PrimaryUDP, (char *)&recvbuf, sizeof(stMessage), 0, (sockaddr *)&sender, &dwSender);
if(ret <= 0)
{
printf("recv error");
continue;
}
else
{
int messageType = recvbuf.iMessageType;
switch(messageType){
case LOGIN:
{
// 將這個(gè)用戶的信息記錄到用戶列表中
printf("has a user login : %s\n", recvbuf.message.loginmember.userName);
stUserListNode *currentuser = new stUserListNode();
strcpy(currentuser->userName, recvbuf.message.loginmember.userName);
currentuser->ip = ntohl(sender.sin_addr.S_un.S_addr);
currentuser->port = ntohs(sender.sin_port);
ClientList.push_back(currentuser);
// 發(fā)送已經(jīng)登陸的客戶信息
int nodecount = (int)ClientList.size();
sendto(PrimaryUDP, (const char*)&nodecount, sizeof(int), 0, (const sockaddr*)&sender, sizeof(sender));
for(UserList::iterator UserIterator=ClientList.begin();
UserIterator!=ClientList.end();
++UserIterator)
{
sendto(PrimaryUDP, (const char*)(*UserIterator), sizeof(stUserListNode), 0, (const sockaddr*)&sender, sizeof(sender));
}
break;
}
case LOGOUT:
{
// 將此客戶信息刪除
printf("has a user logout : %s\n", recvbuf.message.logoutmember.userName);
UserList::iterator removeiterator = NULL;
for(UserList::iterator UserIterator=ClientList.begin();
UserIterator!=ClientList.end();
++UserIterator)
{
if( strcmp( ((*UserIterator)->userName), recvbuf.message.logoutmember.userName) == 0 )
{
removeiterator = UserIterator;
break;
}
}
if(removeiterator != NULL)
ClientList.remove(*removeiterator);
break;
}
case P2PTRANS:
{
// 某個(gè)客戶希望服務(wù)端向另外一個(gè)客戶發(fā)送一個(gè)打洞消息
printf("%s wants to p2p %s\n",inet_ntoa(sender.sin_addr),recvbuf.message.translatemessage.userName);
stUserListNode node = GetUser(recvbuf.message.translatemessage.userName);
sockaddr_in remote;
remote.sin_family=AF_INET;
remote.sin_port= htons(node.port);
remote.sin_addr.s_addr = htonl(node.ip);
in_addr tmp;
tmp.S_un.S_addr = htonl(node.ip);
printf("the address is %s,and port is %d\n",inet_ntoa(tmp), node.port);
stP2PMessage transMessage;
transMessage.iMessageType = P2PSOMEONEWANTTOCALLYOU;
transMessage.iStringLen = ntohl(sender.sin_addr.S_un.S_addr);
transMessage.Port = ntohs(sender.sin_port);
sendto(PrimaryUDP,(const char*)&transMessage, sizeof(transMessage), 0, (const sockaddr *)&remote, sizeof(remote));
break;
}
case GETALLUSER:
{
int command = GETALLUSER;
sendto(PrimaryUDP, (const char*)&command, sizeof(int), 0, (const sockaddr*)&sender, sizeof(sender));
int nodecount = (int)ClientList.size();
sendto(PrimaryUDP, (const char*)&nodecount, sizeof(int), 0, (const sockaddr*)&sender, sizeof(sender));
for(UserList::iterator UserIterator=ClientList.begin();
UserIterator!=ClientList.end();
++UserIterator)
{
sendto(PrimaryUDP, (const char*)(*UserIterator), sizeof(stUserListNode), 0, (const sockaddr*)&sender, sizeof(sender));
}
break;
}
}
}
}
}
catch(Exception &e)
{
printf(e.GetMessage());
return 1;
}
return 0;
}
/* P2P 程序客戶端
*
* 文件名：P2PClient.c
*
* 日期：2004-5-21
*
* 作者：shootingstars(zhouhuis22@sina.com)
*
*/
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
#include "windows.h"
#include "..\proto.h"
#include "..\Exception.h"
#include <iostream>
using namespace std;
UserList ClientList;
#define COMMANDMAXC 256
#define MAXRETRY 5
SOCKET PrimaryUDP;
char UserName[10];
char ServerIP[20];
bool RecvedACK;
void InitWinSock()
{
WSADATA wsaData;
if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
{
printf("Windows sockets 2.2 startup");
throw Exception("");
}
else{
printf("Using %s (Status: %s)\n",
wsaData.szDescription, wsaData.szSystemStatus);
printf("with API versions %d.%d to %d.%d\n\n",
LOBYTE(wsaData.wVersion), HIBYTE(wsaData.wVersion),
LOBYTE(wsaData.wHighVersion), HIBYTE(wsaData.wHighVersion));
}
}
SOCKET mksock(int type)
{
SOCKET sock = socket(AF_INET, type, 0);
if (sock < 0)
{
printf("create socket error");
throw Exception("");
}
return sock;
}
stUserListNode GetUser(char *username)
{
for(UserList::iterator UserIterator=ClientList.begin();
UserIterator!=ClientList.end();
++UserIterator)
{
if( strcmp( ((*UserIterator)->userName), username) == 0 )
return *(*UserIterator);
}
throw Exception("not find this user");
}
void BindSock(SOCKET sock)
{
sockaddr_in sin;
sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;
sin.sin_family = AF_INET;
sin.sin_port = 0;
if (bind(sock, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) < 0)
throw Exception("bind error");
}
void ConnectToServer(SOCKET sock,char *username, char *serverip)
{
sockaddr_in remote;
remote.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(serverip);
remote.sin_family = AF_INET;
remote.sin_port = htons(SERVER_PORT);
stMessage sendbuf;
sendbuf.iMessageType = LOGIN;
strncpy(sendbuf.message.loginmember.userName, username, 10);
sendto(sock, (const char*)&sendbuf, sizeof(sendbuf), 0, (const sockaddr*)&remote,sizeof(remote));
int usercount;
int fromlen = sizeof(remote);
int iread = recvfrom(sock, (char *)&usercount, sizeof(int), 0, (sockaddr *)&remote, &fromlen);
if(iread<=0)
{
throw Exception("Login error\n");
}
// 登錄到服務(wù)端后，接收服務(wù)端發(fā)來(lái)的已經(jīng)登錄的用戶的信息
cout<<"Have "<<usercount<<" users logined server:"<<endl;
for(int i = 0;i<usercount;i++)
{
stUserListNode *node = new stUserListNode;
recvfrom(sock, (char*)node, sizeof(stUserListNode), 0, (sockaddr *)&remote, &fromlen);
ClientList.push_back(node);
cout<<"Username:"<<node->userName<<endl;
in_addr tmp;
tmp.S_un.S_addr = htonl(node->ip);
cout<<"UserIP:"<<inet_ntoa(tmp)<<endl;
cout<<"UserPort:"<<node->port<<endl;
cout<<""<<endl;
}
}
void OutputUsage()
{
cout<<"You can input you command:\n"
<<"Command Type:\"send\",\"exit\",\"getu\"\n"
<<"Example : send Username Message\n"
<<" exit\n"
<<" getu\n"
<<endl;
}
/* 這是主要的函數(shù)：發(fā)送一個(gè)消息給某個(gè)用戶(C)
*流程：直接向某個(gè)用戶的外網(wǎng)IP發(fā)送消息，如果此前沒(méi)有聯(lián)系過(guò)
* 那么此消息將無(wú)法發(fā)送，發(fā)送端等待超時(shí)。
* 超時(shí)后，發(fā)送端將發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求信息到服務(wù)端，
* 要求服務(wù)端發(fā)送給客戶C一個(gè)請(qǐng)求，請(qǐng)求C給本機(jī)發(fā)送打洞消息
* 以上流程將重復(fù)MAXRETRY次
*/
bool SendMessageTo(char *UserName, char *Message)
{
char realmessage[256];
unsigned int UserIP;
unsigned short UserPort;
bool FindUser = false;
for(UserList::iterator UserIterator=ClientList.begin();
UserIterator!=ClientList.end();
++UserIterator)
{
if( strcmp( ((*UserIterator)->userName), UserName) == 0 )
{
UserIP = (*UserIterator)->ip;
UserPort = (*UserIterator)->port;
FindUser = true;
}
}
if(!FindUser)
return false;
strcpy(realmessage, Message);
for(int i=0;i<MAXRETRY;i++)
{
RecvedACK = false;
sockaddr_in remote;
remote.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(UserIP);
remote.sin_family = AF_INET;
remote.sin_port = htons(UserPort);
stP2PMessage MessageHead;
MessageHead.iMessageType = P2PMESSAGE;
MessageHead.iStringLen = (int)strlen(realmessage)+1;
int isend = sendto(PrimaryUDP, (const char *)&MessageHead, sizeof(MessageHead), 0, (const sockaddr*)&remote, sizeof(remote));
isend = sendto(PrimaryUDP, (const char *)&realmessage, MessageHead.iStringLen, 0, (const sockaddr*)&remote, sizeof(remote));
// 等待接收線程將此標(biāo)記修改
for(int j=0;j<10;j++)
{
if(RecvedACK)
return true;
else
Sleep(300);
}
// 沒(méi)有接收到目標(biāo)主機(jī)的回應(yīng)，認(rèn)為目標(biāo)主機(jī)的端口映射沒(méi)有
// 打開(kāi)，那么發(fā)送請(qǐng)求信息給服務(wù)器，要服務(wù)器告訴目標(biāo)主機(jī)
// 打開(kāi)映射端口（UDP打洞）
sockaddr_in server;
server.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(ServerIP);
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(SERVER_PORT);
stMessage transMessage;
transMessage.iMessageType = P2PTRANS;
strcpy(transMessage.message.translatemessage.userName, UserName);
sendto(PrimaryUDP, (const char*)&transMessage, sizeof(transMessage), 0, (const sockaddr*)&server, sizeof(server));
Sleep(100);// 等待對(duì)方先發(fā)送信息。
}
return false;
}
// 解析命令，暫時(shí)只有exit和send命令
// 新增getu命令，獲取當(dāng)前服務(wù)器的所有用戶
void ParseCommand(char * CommandLine)
{
if(strlen(CommandLine)<4)
return;
char Command[10];
strncpy(Command, CommandLine, 4);
Command[4]='\0';
if(strcmp(Command,"exit")==0)
{
stMessage sendbuf;
sendbuf.iMessageType = LOGOUT;
strncpy(sendbuf.message.logoutmember.userName, UserName, 10);
sockaddr_in server;
server.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(ServerIP);
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(SERVER_PORT);
sendto(PrimaryUDP,(const char*)&sendbuf, sizeof(sendbuf), 0, (const sockaddr *)&server, sizeof(server));
shutdown(PrimaryUDP, 2);
closesocket(PrimaryUDP);
exit(0);
}
else if(strcmp(Command,"send")==0)
{
char sendname[20];
char message[COMMANDMAXC];
int i;
for(i=5;;i++)
{
if(CommandLine[i]!=' ')
sendname[i-5]=CommandLine[i];
else
{
sendname[i-5]='\0';
break;
}
}
strcpy(message, &(CommandLine[i+1]));
if(SendMessageTo(sendname, message))
printf("Send OK!\n");
else
printf("Send Failure!\n");
}
else if(strcmp(Command,"getu")==0)
{
int command = GETALLUSER;
sockaddr_in server;
server.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(ServerIP);
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(SERVER_PORT);
sendto(PrimaryUDP,(const char*)&command, sizeof(command), 0, (const sockaddr *)&server, sizeof(server));
}
}
// 接受消息線程
DWORD WINAPI RecvThreadProc(LPVOID lpParameter)
{
sockaddr_in remote;
int sinlen = sizeof(remote);
stP2PMessage recvbuf;
for(;;)
{
int iread = recvfrom(PrimaryUDP, (char *)&recvbuf, sizeof(recvbuf), 0, (sockaddr *)&remote, &sinlen);
if(iread<=0)
{
printf("recv error\n");
continue;
}
switch(recvbuf.iMessageType)
{
case P2PMESSAGE:
{
// 接收到P2P的消息
char *comemessage= new char[recvbuf.iStringLen];
int iread1 = recvfrom(PrimaryUDP, comemessage, 256, 0, (sockaddr *)&remote, &sinlen);
comemessage[iread1-1] = '\0';
if(iread1<=0)
throw Exception("Recv Message Error\n");
else
{
printf("Recv a Message:%s\n",comemessage);
stP2PMessage sendbuf;
sendbuf.iMessageType = P2PMESSAGEACK;
sendto(PrimaryUDP, (const char*)&sendbuf, sizeof(sendbuf), 0, (const sockaddr*)&remote, sizeof(remote));
}
delete []comemessage;
break;
}
case P2PSOMEONEWANTTOCALLYOU:
{
// 接收到打洞命令，向指定的IP地址打洞
printf("Recv p2someonewanttocallyou data\n");
sockaddr_in remote;
remote.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(recvbuf.iStringLen);
remote.sin_family = AF_INET;
remote.sin_port = htons(recvbuf.Port);
// UDP hole punching
stP2PMessage message;
message.iMessageType = P2PTRASH;
sendto(PrimaryUDP, (const char *)&message, sizeof(message), 0, (const sockaddr*)&remote, sizeof(remote));
break;
}
case P2PMESSAGEACK:
{
// 發(fā)送消息的應(yīng)答
RecvedACK = true;
break;
}
case P2PTRASH:
{
// 對(duì)方發(fā)送的打洞消息，忽略掉。
//do nothing ...
printf("Recv p2ptrash data\n");
break;
}
case GETALLUSER:
{
int usercount;
int fromlen = sizeof(remote);
int iread = recvfrom(PrimaryUDP, (char *)&usercount, sizeof(int), 0, (sockaddr *)&remote, &fromlen);
if(iread<=0)
{
throw Exception("Login error\n");
}
ClientList.clear();
cout<<"Have "<<usercount<<" users logined server:"<<endl;
for(int i = 0;i<usercount;i++)
{
stUserListNode *node = new stUserListNode;
recvfrom(PrimaryUDP, (char*)node, sizeof(stUserListNode), 0, (sockaddr *)&remote, &fromlen);
ClientList.push_back(node);
cout<<"Username:"<<node->userName<<endl;
in_addr tmp;
tmp.S_un.S_addr = htonl(node->ip);
cout<<"UserIP:"<<inet_ntoa(tmp)<<endl;
cout<<"UserPort:"<<node->port<<endl;
cout<<""<<endl;
}
break;
}
}
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
try
{
InitWinSock();
PrimaryUDP = mksock(SOCK_DGRAM);
BindSock(PrimaryUDP);
cout<<"Please input server ip:";
cin>>ServerIP;
cout<<"Please input your name:";
cin>>UserName;
ConnectToServer(PrimaryUDP, UserName, ServerIP);
HANDLE threadhandle = CreateThread(NULL, 0, RecvThreadProc, NULL, NULL, NULL);
CloseHandle(threadhandle);
OutputUsage();
for(;;)
{
char Command[COMMANDMAXC];
gets(Command);
ParseCommand(Command);
}
}
catch(Exception &e)
{
printf(e.GetMessage());
return 1;
}
return 0;
}
/* 異常類
*
* 文件名：Exception.h
*
* 日期：2004.5.5
*
* 作者：shootingstars(zhouhuis22@sina.com)
*/
#ifndef __HZH_Exception__
#define __HZH_Exception__
#define EXCEPTION_MESSAGE_MAXLEN 256
#include "string.h"
class Exception
{
private:
char m_ExceptionMessage[EXCEPTION_MESSAGE_MAXLEN];
public:
Exception(char *msg)
{
strncpy(m_ExceptionMessage, msg, EXCEPTION_MESSAGE_MAXLEN);
}
char *GetMessage()
{
return m_ExceptionMessage;
}
};
#endif
/* P2P 程序傳輸協(xié)議
*
* 日期：2004-5-21
*
* 作者：shootingstars(zhouhuis22@sina.com)
*
*/
#pragma once
#include <list>
// 定義iMessageType的值
#define LOGIN 1
#define LOGOUT 2
#define P2PTRANS 3
#define GETALLUSER 4
// 服務(wù)器端口
#define SERVER_PORT 2280
// Client登錄時(shí)向服務(wù)器發(fā)送的消息
struct stLoginMessage
{
char userName[10];
char password[10];
};
// Client注銷時(shí)發(fā)送的消息
struct stLogoutMessage
{
char userName[10];
};
// Client向服務(wù)器請(qǐng)求另外一個(gè)Client(userName)向自己方向發(fā)送UDP打洞消息
struct stP2PTranslate
{
char userName[10];
};
// Client向服務(wù)器發(fā)送的消息格式
struct stMessage
{
int iMessageType;
union _message
{
stLoginMessage loginmember;
stLogoutMessage logoutmember;
stP2PTranslate translatemessage;
}message;
};
// 客戶節(jié)點(diǎn)信息
struct stUserListNode
{
char userName[10];
unsigned int ip;
unsigned short port;
};
// Server向Client發(fā)送的消息
struct stServerToClient
{
int iMessageType;
union _message
{
stUserListNode user;
}message;
};
//======================================
// 下面的協(xié)議用于客戶端之間的通信
//======================================
#define P2PMESSAGE 100 // 發(fā)送消息
#define P2PMESSAGEACK 101 // 收到消息的應(yīng)答
#define P2PSOMEONEWANTTOCALLYOU 102 // 服務(wù)器向客戶端發(fā)送的消息
// 希望此客戶端發(fā)送一個(gè)UDP打洞包
#define P2PTRASH 103 // 客戶端發(fā)送的打洞包，接收端應(yīng)該忽略此消息
// 客戶端之間發(fā)送消息格式
struct stP2PMessage
{
int iMessageType;
int iStringLen; // or IP address
unsigned short Port;
};
using namespace std;
typedef list<stUserListNode *> UserList;
工程下載地址:
http://www.ppcn.net/upload/2004_05/04052509317298.rar