使用服务器绕过路由器发起连接

Question

我想用 Java 创建一个简单的聊天程序，它可以在 p2p 基础上运行。使用公共服务器仅启动连接。但我什至不确定这是否可能。

如果至少有一台 PC 转发了正确的端口，我成功地用 Java 实现了聊天解决方案。我还设法使用外部服务器，而不是必须在客户端转发端口。

所以我什至有可能以某种方式使用公共服务器来启动连接，而不是在客户端之间正确发送数据，从而减轻服务器的负载？

我不太熟悉路由器的工作原理，但我希望当您从内部 IP 调用公共服务器时，路由器会记住来自该公共 IP 的呼叫和传入响应，而不是发送到您的 PC。所以我想，也许如果第一个客户端连接到服务器，服务器比将信息传递给第二个客户端，也许他们可以以某种方式直接通信？如果router中的规则是服务器建立的？

我希望我解释清楚了。如果没有，请原谅我。我什至不知道这到底是怎么做到的，我只是想知道我的概念是否正确，我必须更加努力地学习，才有可能实现它。谢谢。

Answer 1

我认为TeleHash 是一个可以做这种事情的新项目。我是最近才知道的，所以不太了解。

我制作了这个答案社区 wiki，以便其他人可以更新它以解释 TeleHash 如何用于此目的。

Answer 2

这是一个浩瀚的主题，搜索hole punching（对于TCP：http://en.wikipedia.org/wiki/TCP_hole_punching）

Answer 3

编辑：在 cmets（并阅读链接页面）之后，我应该撤回我的建议。我没有删除它，为了漂亮的图形，但改变了最后一部分。

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如果我理解正确，您在 NAT 防火墙后面都有两个客户端，它允许传出连接，但如果没有特别配置，则不会转发传入连接（因为他们不知道它是哪个本地主机注定）。

原则上，一个 TCP 连接在其整个存在期间总是连接相同的两个 IP 地址和这些地址的端口号（例如，我们有四个保持不变的数字）。在 NAT 的情况下，您实际上有两个连接，但是从客户端计算机 A（也从服务器 S）看不到这：

Client A  -------(LAN)------ NAT B      ------ (Internet) -------- Server S
  IP A                   IP B1 | IP B2                               IP S
  Port a                       | Port b                              Port s

TCP 数据包在 LAN 部分具有 [A:a / S:s]（或 [S:s / A:a]）地址和 [B2:b / S:s]（或 [S:s / B2:b]) 互联网部分的地址。连接由这个 [IP:port / IP:port] 四元组标识，因此如果您尝试更改四个数字中的一个，这必须是一个新连接（否则数据包将被丢弃）。

因此，如果您首先与您的服务器通话，您将无法继续与同一连接上的其他客户端通话，除非服务器正在转发内容。

其实 UDP 包也是如此，不同的是没有连接，NAT 必须很聪明，猜出哪个包是对哪个包的回答，然后将其转发到右边方向。

正如 cmets 和其他答案所指出的，这是 NAT 可以被欺骗的地方：我们首先向另一个客户端发送一个 UDP 数据包，该数据包将被那里的 NAT 丢弃。但是随后另一个客户端发送了一个应答包，该应答包不是对传出包的真正应答（因为由于其他客户端的 NAT，这个包从未收到过），但 IP 地址和端口号匹配，它仍然会被允许通过。如果 NAT 也转换端口号，这可能会变得更加复杂。

对于 TCP，它可以类似地工作，如果两个 NAT 都没有真正保持打开的连接，而是在之前发送 SYN 时只是转发（更改）数据包。它更复杂，因为这里的 TCP 序列号也必须匹配。