P2P中基于UDP的NAT穿越方案的研究与实现

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Napster的问世,创下了半年内注册用户超过5000万的网络奇迹。这一杀手级的P2P应用,向世人展示了P2P技术独特的优越性及蕴藏的巨大潜力。由于在工作模式上具有的优势和对现代网络发展的较好适应,P2P现已发展成计算机领域里一项重要的技术。然而,由于IP地址短缺,现有的网络中部署了大量的NAT设备。NAT的广泛部署,使得位于不同NAT后的主机之间不能进行有效的P2P通信,严重阻碍了P2P应用的发展。为此,穿越NAT实现位于不同NAT后主机之间的P2P通信,成为了P2P发展中亟待解决的关键问题。  本文深入研究了当前网络中存在的各种类型的NAT的工作原理及特点,研究了国内外各种典型的NAT穿越技术,在对现有的NAT穿越技术进行改进的基础上,提出了一种采用复合策略穿越NAT的解决方案。在该方案中,引入了NAT类型探测的技术,采取在实施NAT穿越之前先判断网络中NAT的类型,以便将不同类型的NAT进行区别处理,然后从复合穿越方案中选择相应的穿越策略来完成对应类型NAT的穿越,从而使得穿越更具有针对性,大大提高了穿越方案的性能。此外,方案将UDP打洞穿越技术在穿越非对称型NAT中表现出来的良好性能应用到新方案的设计中,并融入了中继转发的思想,从而克服了采用单一穿越技术所单来的升级大量网络设备、服务器瓶颈以及不能实现在对称型NAT环境下穿越等缺陷,使得位于不同NAT后的客户端之间不仅能够实现在非对称型NAT环境下的穿越,也能实现在对称型NAT下的穿越。方案是在VC++ 6.0平台下,采用Windows下的网络编程来实现。经测试,该方案达到了预期的目标。
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