第一楼的部分为转载
 
UDP打洞原理一. NAT分类

根据STUN协议(RFC3489),NAT大致分为下面四类：
1) Full Cone

这种NAT内部的机器A连接过外网机器C后,NAT会打开一个端口.然后外网的任何发到这个打开的端口的UDP数据报都可以到达A.不管是不是C发过来的.
例如 A:192.168.8.100 NAT:202.100.100.100 C:292.88.88.88
A(192.168.8.100:5000) -> NAT(202.100.100.100:8000) -> C(292.88.88.88:2000)
任何发送到 NAT(202.100.100.100:8000)的数据都可以到达A(192.168.8.100:5000)

2) Restricted Cone

这种NAT内部的机器A连接过外网的机器C后,NAT打开一个端口.然后C可以用任何端口和A通信.其他的外网机器不行.
例如 A:192.168.8.100 NAT:202.100.100.100 C:292.88.88.88
A(192.168.8.100:5000) -> NAT(202.100.100.100 : 8000) -> C(292.88.88.88:2000)
任何从C发送到 NAT(202.100.100.100:8000)的数据都可以到达A(192.168.8.100:5000)

3) Port Restricted Cone

这种NAT内部的机器A连接过外网的机器C后,NAT打开一个端口.然后C可以用原来的端口和A通信.其他的外网机器不行.
例如 A:192.168.8.100 NAT:202.100.100.100 C:292.88.88.88
A(192.168.8.100:5000) -> NAT(202.100.100.100 : 8000) -> C(292.88.88.88:2000)
C(202.88.88.88:2000)发送到 NAT(202.100.100.100:8000)的数据都可以到达A(192.168.8.100:5000)

以上三种NAT通称Cone NAT(圆锥形NAT).我们只能用这种NAT进行UDP打洞.

4) Symmetric（对称形）

对于这种NAT.连接不同的外部目标.原来NAT打开的端口会变化.而Cone NAT则不会.虽然可以用端口猜测.但是成功的概率很小.因此放弃这种NAT的UDP打洞.

二. UDP hole punching

首先需要明白的是，如果双方的NAT都是Full Cone NAT的话，则不需要打洞就可以直接进行通信。
而对于双方都是Port Restricted Cone NAT的时候，则需要利用UDP打洞原理进行“先打洞，然后才能直接通信”。
对于Cone NAT.要采用UDP打洞.需要一个公网机器server C来充当”介绍人”.处于NAT之后的内网的A,B先分别和C通信,打开各自的NAT端口.C这个时候知道A,B的公网IP: Port. 现在A和B想直接连接.比如A给B直接发包，除非B是Full Cone，否则不能通信.反之亦然.
为什么啊？因为对于处于NAT之后的A,B。如果想A要与外界的D通信，则首先必须要A发包到D，然后A经过NAT设备NA，NA把A的内网地址和端口转换为NA的外网地址和端口。和D通信之后，D才能经过NA和A通信。也就是说，只能A和外界主动通信，外界不能主动和处于NA之后的A通信。这种包会被NA直接丢弃的。这也就是上面所说的Port Restricted Cone 的情形啊！ A(192.168.8.100:5000) -> NA(202.100.100.100:8000) -> D(292.88.88.88:2000)但是我们可以这样.
A --- NA --- Server C --- NB --- B
A,B 为主机；
NA, NB 为NAT设备；
Server C为外网的机器；
1，如果A想与B通信；
2，A首先连接 C, C得到A的外网NA的地址和端口；
3，B也要连接C，C得到B的外网NB的地址和端口；
4，A告诉C说我要和B通讯；
5，C通过NB发信息给B，告诉B A的外网NA的地址和端口；
6，B向NA发数据包（肯定会被NA丢弃，因为NA上并没有 A->NB 的合法session），
但是NB上就建立了有B->NA的合法session了；
7，B发数据包给C，让 C 通知 A，我已经把洞打好了；
8，A接受到通知后向 B 的外网发NB数据包，这样就不会被丢弃掉了。因为对于NB来说，它看到的是A的外网NA的地址，
而通过第6步，B已经让NA成为NB的合法通信对象了。所以当NA发数据包给NB时，NB就会接收并转发给B；
注意： 路由器和防火墙的UDP打洞的端口有个时间限制的，在一定时间内如果没有数据通讯会自动关闭

三. 同一个NAT后的情况

如果A,B在同一个NAT后面.如果用上面的技术来进行互连.那么如果NAT支持loopback(就是本地到本地的转换),A,B可以连接,但是比较浪费带宽和NAT.
有一种办法是,A,B和介绍人通信的时候,同时把自己的local IP也告诉服务器.A,B通信的时候,同时发local ip和公网IP.谁先到就用哪个IP.但是local ip就有可能不知道发到什么地方去了.比如A,B在不同的NAT后面但是他们各自的local ip段一样.A给B的local IP发的UDP就可能发给自己内部网里面的xxxx了.


 
 
转载者注：
　　我个人理解，就是说网管（关）有四种：
　　最宽松的老好人型：你往外发数据后，他就为你开个洞（映射的外网端口），这个洞在规定的时间内，会一直为你开着，当然，如果你长时间不用这个端口通讯，他会回收后再分配给别人用。外界发回来的任何信息，只要是发往这个端口的，网管都会转达给你。这种情况，根本就不用打洞技术，只要有个外网的服务器，提供用户地址与端口查询，就能双方直接互联。我们今天刚架设的UDP服务器，第一期工程就是为用户提供这种查询功能。
　　中庸者：这个管理者，比第一种老好人要严厉一些，在你外出时，他会记录下你外出的对方地址，你去哪个IP了？然后，从外界返回的信息，他会检查一下，是你去的IP返回的，就放行转达给你，其他IP回来的信息，就拒绝。
　　严厉型：这个管理者，就不太好说话了，管得也更宽了。他在你外出时，他会记录下你外出的对方地址各端口，你去哪个IP、与哪个端口通讯了？然后，从外界返回的信息，他会检查一下，是你去的对方同一个端口（这次就不仅仅是同一个IP了）返回的，就放行转达给你，其他的返回信息，即便是同一个IP回来的信息，如果对方的端口不同，也拒绝。
　　这三位网管，都还好摆平，第一种，根本就不需要理他，只要对方一直在使用该端口，你查询到对方的位置后，就可以大摇大摆地闯进去，后两者也可以用打洞技术穿越障碍。我们的UDP服务器第二期工程，就专用于帮助打洞穿越。

　　第四种：老巫婆型。最讨人嫌的一种，目前通常的建议是放弃非份之想，不到万不得已不要轻易尝试打洞，那将是出力不讨好的活。这位老巫婆，会让你每次出访不同的对方端口时，为你也分配不同的端口。你去学校张老师家问作业，她叫你走东门，你去学校李老师家问作业，她要你走西门。这样，既使你有外网的服务器帮助你越狱，你仍然是无路可走。你与服务器通讯的端口，同你与客户通讯的端口是不同的，服务器帮不上忙，最多只能告诉你对方住哪个大院，大院当中有65536个房间，得你自己慢慢一间一间找吧。
　
 
　　下一贴，会告诉你如何摆平前三位网管。