基于STUN协议的NAT穿越技术研究

发布时间：2017-10-22 19:11

  本文关键词：基于STUN协议的NAT穿越技术研究

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【摘要】：随着网络技术的飞速发展与计算机的普及,现如今互联网的用户迅速增多,以至于原先使用的IPv4地址被耗尽,已不能满足人们对IP地址的需求。为此研究者提出了可以满足全球用户需求,并且可以彻底摆脱现如今IP地址短缺困境的IPv6协议。但是,IPv4向IPv6转变的过程并非是一蹴而就的,因为现如今许多的网络设备并不能很好的支持IPv6协议。所以在此过渡阶段,提出了地址翻译(NAT)技术,暂时缓解了IP地址短缺的问题。虽然NAT设备暂时缓解了IP地址短缺的问题,但是NAT设备隐藏了内部网络,限制了端到端的通信。现如今NAT已被广泛应用于网络环境中,使得位于NAT之后的主机不能进行有效的P2P通信,阻碍了P2P应用的发展,而这一问题亟待解决。本文首先阐述了现如今通常使用的NAT穿越技术和方案,如使用应用层网关技术、中间盒等技术来解决NAT的穿越问题,并介绍了NAT类型、技术原理以及一些在NAT穿越中需使用的相关技术。之后通过分析基于NAT设备和基于客户端穿越方式的优缺点,选择使用基于客户端的方式来穿越,并比较了使用STUN协议、TURN协议、ICE框架的优点与不足,来阐述使用STUN协议来实现NAT穿越是可行并且合理的。其次,对NAT进行了比较深入的了解和分析,提出类型检测方法来检测出NAT设备的类型。之后根据NAT设备的类型划分不同的NAT穿越场景,并且使用不同的穿越方案来实现NAT穿越。并且针对NAT穿越难点--对称型NAT的穿越,进行了侧重分析,进行了完善,提出了相应方案来解决对称型NAT的穿越。如使用端口预测的方法来穿越可预测的对称型NAT设备,提出端口猜想的方案来针对不可预测的对称型NAT设备的穿越;针对同一内网之间的客户端穿越,使用相应方法避免通常采用的回环穿接方法而造成的延时,提高了通信效率。然后,根据相应的解决方案,给出了本系统的整体框架和设计方案。本系统主要使用服务器协助客户端的模式,让客户端之间能够建立通信连接。同样,系统中还实现了客户端与服务器的交互、类型检测、端口预测、NAT穿越等功能。客户端经过类型检测出所在NAT设备的类型之后,需要自主选择不同的NAT穿越方案,来建立客户端之间的通信。最后,本人在现有实验条件下对系统进行了基本功能测试以及性能测试,给出了相应的结果分析,并达到了预期的实验效果。
【关键词】：NAT穿越 类型检测 端口预测 STUN协议
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.04
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 研究的背景及意义10
• 1.2 研究现状10-13
• 1.3 本文的研究内容和主要工作13-14
• 1.3.1 研究内容13
• 1.3.2 全文主要内容安排13-14
• 2 相关知识介绍14-24
• 2.1 NAT相关技术概述14-20
• 2.1.1 NAT的类型分类15-20
• 2.2 STUN协议简述20-22
• 2.2.1 STUN基本原理20
• 2.2.2 STUN消息简介20-22
• 2.3 本章小结22-24
• 3 基于STUN的NAT穿越方案24-37
• 3.1 NAT场景分类24-25
• 3.2 NAT穿越的分类实现25-36
• 3.2.1 场景一:一方客户端在NAT之后25-26
• 3.2.2 场景二：双方在不同的NAT后26-35
• 3.2.3 场景三:双方客户端在同一个NAT之后35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 4 基于STUN的NAT穿越方案的完善37-44
• 4.1 对称型NAT的穿越37-42
• 4.1.1 端口预测技术37
• 4.1.2 对称型NAT的穿越37-42
• 4.2 双方位于同一NAT设备之后的穿越42-43
• 4.3 本章小结43-44
• 5 NAT穿越的实现和测试44-56
• 5.1 系统模块的整体结构44-45
• 5.2 系统模块的实现45-52
• 5.2.1 服务器模块45-48
• 5.2.2 客户端模块48-51
• 5.2.3 交互模块51-52
• 5.3 测试以及结果分析52-55
• 5.3.1 测试环境52-53
• 5.3.2 测试过程53-55
• 5.3.3 测试结果与分析55
• 5.4 本章小结55-56
• 6 总结与展望56-57
• 6.1 全文总结56
• 6.2 未来展望56-57
• 参考文献57-60
• 在学研究成果60-61
• 致谢61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 王秀欣;戚宇林;王鼎;;基于NATT协议的NAT穿越技术的设计与实现[J];电力系统通信;2009年04期

2 何宝宏;浅析NAT的类型[J];电信网技术;2004年08期

3 李勇;孙勇;;一种自配置的UDP协议穿越NAT策略研究[J];电子技术与软件工程;2013年15期

4 谢镇宇;夏清国;;在NAT后的主机之间建立TCP连接的研究[J];科学技术与工程;2006年08期

5 王南;孙保锁;王月平;;P2PSIP系统中NAT穿越方案的研究与设计[J];计算机技术与发展;2009年10期

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本文编号：1079687