UDP穿孔在非对称NAT上失败

Question

到目前为止还不错，但这里有一个问题：它只适用于特殊情况。

我知道对称NAT（将您的专用IP和端口映射到您想要到达的每个目的地址的特定不同地址的NAT）引起的问题，因此假设我向S1和S2发送一个数据包，S1将看到端口为50263的公共地址，而S2将看到50264）。我还知道,某些非对称NAT要求您先将UDP数据包发送到特定地址,然后才能从同一地址接收数据包。

所以到目前为止我所理解的是，只要您的NAT不是对称的，当打开一个新套接字并发送任何字节数组时，您的NAT就会为它分配一个公共IP和端口。公共服务器告诉您的对等方这个公共地址，以便它能够与您通信。然后，您必须向该对等方发送一个数据包，以便允许他回复。

但实际上并不是每次都起作用。我试过在我的大学公寓，并设法使用我的公共IP地址连接到我自己，即使是在NAT后面。我还设法将一个UDP数据包发送到一个朋友的，但在我进行的数百次测试中，它只工作了一次。我现在在家里尝试，它根本不起作用。

我在internet上设置了2个公共VP，并向每个VP发送了一个数据包，以查看我的NAT是否对称，但不是，显示在两个VP上的端口是相同的。我只能从那些公共服务器上找到我自己。使用Wireshark，我观察数据包离开我的计算机，但似乎它们在返回之前就被丢弃了。

我编写了简单的python脚本来尝试简单地发送给自己：

服务器

import socket
import sys
from helper import *

# This script is used to allow a client to know which external address it has.

def main():

    # Port used to receive client requests
    port = 6666

    # We create a UDP socket on this port
    sockfd = socket.socket (socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    sockfd.bind (("", port))

    print ("Address discoverer started on port %d" % port)

    # Server loop
    while True:

        # We wait for any client to request for his address.
        data, addr = sockfd.recvfrom(1)

        # Once a client has sent a request, we send him back his external address, which we obtained using the packet he sent us.
        sockfd.sendto (addr2bytes(addr), addr)

        print ("Client %s:%d requested his address" % addr)

if __name__ == "__main__":
    main()

import sys
import socket
from helper import *

def main():

    master = ("xxx.xxx.xxx.xxx", 6666)
    me = ("yyy.yyy.yyy.yyy", 6666)

    sockfd = socket.socket (socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    sockfd.bind(('',6666))
    sockfd.sendto (bytearray([0]), master)

    data, addr = sockfd.recvfrom (6)
    a = bytes2addr(data)
    print ('My address is %s:%d' % a)

    for i in range (0, 10):

        sockfd.sendto ('hi myself'.encode('utf-8'), me)
        data, addr = sockfd.recvfrom (1024)
        print ("Received : " + data.decode('utf-8'))

if __name__ == "__main__":
    main()

在我的一个公共副总裁身上执行，起作用了。在家里执行，我什么也没收到。从公共主机发送似乎授予所有访问权限，但在NAT背后则完全不同。

我是不是错过了什么基本的东西？我想我几乎做了所有可能的测试，但没有成功。

Answer 1

根据您想要实现的目标，您可能希望使用IGD(spec)检索您的公共IP和/或自动配置端口转发。据我所知，大多数家用路由器都支持UPnP IGD。

下面是一个示例脚本，它使用miniupnp，一个最小的UPnP IGD客户端，以及来自Python标准库的ipaddress和socket模块：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-
"""
    IGDTestScript.py
    ================

    Description:           UPnP IGD example script
    Author:                shaggyrogers
    Creation Date:         2018-03-28
    License:               None / Public domain
"""

import ipaddress
import socket
import sys

import miniupnpc


def main(args):
    # Get IP address for default interface
    allhosts = ipaddress.ip_address(socket.INADDR_ALLHOSTS_GROUP)
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    sock.connect((allhosts.compressed, 0))
    localIP = ipaddress.ip_address(sock.getsockname()[0])

    if localIP.is_global:
        print(f'Public IP: {localIP} (no NAT)')
        return 0

    print(f'Local IP: {localIP}')

    # Discover and connect to IGD device
    igd = miniupnpc.UPnP()
    assert igd.discover() > 0
    assert igd.selectigd() != ''

    # Get public IP
    publicIP = ipaddress.ip_address(igd.externalipaddress())
    assert publicIP.is_global
    print(f'Public IP: {publicIP}')

    # Dump port mappings
    i, mapping = 0, igd.getgenericportmapping(0)

    while mapping:
        print(f'Port mapping {i}: {mapping}')
        i += 1
        mapping = igd.getgenericportmapping(i)

    # Create/update port mapping
    externalPort, internalPort, protocol = 1234, 4321, 'TCP'
    assert igd.addportmapping(externalPort, protocol, localIP.compressed,
                            internalPort, 'test mapping', '')
    print((f'Added port mapping: {protocol} {publicIP}:{externalPort}'
           f' --> {localIP.compressed}:{internalPort}'))

    return 0


if __name__ == '__main__':
    sys.exit(main(sys.argv[1:]))

示例输出：

Local IP: 192.168.1.123
Public IP: 203.0.113.1
Port mapping 0: (8908, 'TCP', ('192.168.1.123', 9100), 'tcp_map', '1', '', 0)
Port mapping 1: (22222, 'UDP', ('192.168.1.123', 22222), 'udp_map', '1', '', 0)
Added port mapping: TCP 203.0.113.1:1234 -> 192.168.1.123:4321