用TCP穿透NAT（TCP打洞）的實作1. TCP穿透原理：2. 程式思路：3. 聲明4. 上代碼：5. 運作示例：

我們假設在兩個不同的區域網路後面分别有2台客戶機A和 B，AB所在的區域網路都分别通過一個路由器接入網際網路。網際網路上有一台伺服器S。

現在AB是無法直接和對方發送資訊的，AB都不知道對方在網際網路上真正的IP和端口， AB所在的區域網路的路由器隻允許内部向外主動發送的資訊通過。對于B直接發送給A的路由器的消息，路由會認為其“不被信任”而直接丢棄。

要實作 AB直接的通訊，就必須進行以下3步：A首先連接配接網際網路上的伺服器S并發送一條消息（對于UDP這種無連接配接的協定其實直接初始會話發送消息即可），這樣S就擷取了A在網際網路上的實際終端（發送消息的IP和端口号）。接着 B也進行同樣的步驟，S就知道了AB在網際網路上的終端（這就是“打洞”）。接着S分别告訴A和B對方用戶端在網際網路上的實際終端，也即S告訴A客戶B的會話終端，S告訴B客戶A的會話終端。這樣，在AB都知道了對方的實際終端之後，就可以直接通過實際終端發送消息了（因為先前雙方都向外發送過消息，路由上已經有允許資料進出的消息通道）。

1：啟動伺服器，監聽端口8877

2：第一次啟動用戶端（稱為client1），連上伺服器，伺服器将傳回字元串first，辨別這個是client1，同時，伺服器将記錄下這個用戶端的（經過轉換之後的）IP和端口。

3：第二次啟動用戶端（稱為client2），連上伺服器，伺服器将向其傳回自身的發送端口（稱為port2)，以及client1的（經過轉換之後的）IP和端口。

4：然後伺服器再發client1傳回client2（經過轉換之後的）IP和端口，然後斷開與這兩個用戶端的連接配接（此時，伺服器的工作已經全部完成了）

5：client2嘗試連接配接client1，這次肯定會失敗，但它會在路由器上留下記錄，以幫忙client1成功穿透，連接配接上自己，然後設定port2端口為可重用端口，并監聽端口port2。

6：client1嘗試去連接配接client2，前幾次可能會失敗，因為穿透還沒成功，如果連接配接10次都失敗，就證明穿透失敗了（可能是硬體不支援）,如果成功，則每秒向client2發送一次hello, world

7：如果client1不斷出現send message: Hello, world，client2不斷出現recv message: Hello, world，則證明實驗成功了，否則就是失敗了。

1：這個程式隻是一個DEMO，是以肯定有很多不完善的地方，請大家多多見諒。

2：在很多網絡中，這個程式并不能打洞成功，可能是硬體的問題（畢竟不是每種路由器都支援穿透），也可能是我程式的問題，如果大家有意見或建議，歡迎留言或給我發郵件（郵箱是：[email protected]）

伺服器端：

用TCP穿透NAT（TCP打洞）的實作1. TCP穿透原理：2. 程式思路：3. 聲明4. 上代碼：5. 運作示例：

檔案：server.c

PS：第一個連接配接上伺服器的用戶端，稱為client1，第二個連接配接上伺服器的用戶端稱為client2

這個伺服器的功能是：

1：對于client1，它傳回"first"，并在client2連接配接上之後，将client2經過轉換後的IP和port發給client1；

2：對于client2，它傳回client1經過轉換後的IP和port和自身的port，并在随後斷開與他們的連接配接。

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <signal.h>

#include <sys/socket.h>

#include <fcntl.h>

#include <stdlib.h>

#include <errno.h>

#include <string.h>

#include <arpa/inet.h>

#define MAXLINE 128

#define SERV_PORT 8877

//發生了緻命錯誤，退出程式

void error_quit(const char *str)

{

fprintf(stderr, "%s", str);

//如果設定了錯誤号，就輸入出錯原因

if( errno != 0 )

fprintf(stderr, " : %s", strerror(errno));

printf("\n");

exit(1);

}

int main(void)

{

int i, res, cur_port;

int connfd, firstfd, listenfd;

int count = 0;

char str_ip[MAXLINE]; //緩存IP位址

char cur_inf[MAXLINE]; //目前的連接配接資訊[IP+port]

char first_inf[MAXLINE]; //第一個連結的資訊[IP+port]

char buffer[MAXLINE]; //臨時發送緩沖區

socklen_t clilen;

struct sockaddr_in cliaddr;

struct sockaddr_in servaddr;

//建立用于監聽TCP協定套接字

listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

servaddr.sin_family = AF_INET;

servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

//把socket和socket位址結構聯系起來

res = bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

if( -1 == res )

error_quit("bind error");

//開始監聽端口

res = listen(listenfd, INADDR_ANY);

error_quit("listen error");

while( 1 )

{

//接收來自用戶端的連接配接

connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen);

if( -1 == connfd )

error_quit("accept error");

inet_ntop(AF_INET, (void*)&cliaddr.sin_addr, str_ip, sizeof(str_ip));

count++;

//對于第一個連結，将其的IP+port存儲到first_inf中，

//并和它建立長連結，然後向它發送字元串'first'，

if( count == 1 )

{

firstfd = connfd;

cur_port = ntohs(cliaddr.sin_port);

snprintf(first_inf, MAXLINE, "%s %d", str_ip, cur_port);

strcpy(cur_inf, "first\n");

write(connfd, cur_inf, strlen(cur_inf)+1);

}

//對于第二個連結，将其的IP+port發送給第一個連結，

//将第一個連結的資訊和他自身的port傳回給它自己，

//然後斷開兩個連結，并重置計數器

else if( count == 2 )

snprintf(cur_inf, MAXLINE, "%s %d\n", str_ip, cur_port);

snprintf(buffer, MAXLINE, "%s %d\n", first_inf, cur_port);

write(connfd, buffer, strlen(buffer)+1);

write(firstfd, cur_inf, strlen(cur_inf)+1);

close(connfd);

close(firstfd);

count = 0;

//如果程式運作到這裡，那肯定是出錯了

else

error_quit("Bad required");

}

return 0;

}

用戶端：

用TCP穿透NAT（TCP打洞）的實作1. TCP穿透原理：2. 程式思路：3. 聲明4. 上代碼：5. 運作示例：

檔案：client.c

這個程式的功能是：先連接配接上伺服器，根據伺服器的傳回決定它是client1還是client2，

若是client1，它就從伺服器上得到client2的IP和Port，連接配接上client2,

若是client2，它就從伺服器上得到client1的IP和Port和自身經轉換後的port，

在嘗試連接配接了一下client1後（這個操作會失敗），然後根據伺服器傳回的port進行監聽。

這樣以後，就能在兩個用戶端之間進行點對點通信了。

typedef struct

{

char ip[32];

int port;

}server;

fprintf(stderr, "%s", str);

int main(int argc, char **argv)

int i, res, port;

int connfd, sockfd, listenfd;

unsigned int value = 1;

char buffer[MAXLINE];

socklen_t clilen;

struct sockaddr_in servaddr, sockaddr, connaddr;

server other;

if( argc != 2 )

error_quit("Using: ./client <IP Address>");

//建立用于連結（主伺服器）的套接字

sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

memset(&sockaddr, 0, sizeof(sockaddr));

sockaddr.sin_family = AF_INET;

sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

sockaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

inet_pton(AF_INET, argv[1], &sockaddr.sin_addr);

//設定端口可以被重用

setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &value, sizeof(value));

//連接配接主伺服器

res = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&sockaddr, sizeof(sockaddr));

if( res < 0 )

error_quit("connect error");

//從主伺服器中讀取出資訊

res = read(sockfd, buffer, MAXLINE);

error_quit("read error");

printf("Get: %s", buffer);

//若伺服器傳回的是first，則證明是第一個用戶端

if( 'f' == buffer[0] )

//從伺服器中讀取第二個用戶端的IP+port

res = read(sockfd, buffer, MAXLINE);

sscanf(buffer, "%s %d", other.ip, &other.port);

printf("ff: %s %d\n", other.ip, other.port);

//建立用于的套接字

connfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

memset(&connaddr, 0, sizeof(connaddr));

connaddr.sin_family = AF_INET;

connaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

connaddr.sin_port = htons(other.port);

inet_pton(AF_INET, other.ip, &connaddr.sin_addr);

//嘗試去連接配接第二個用戶端，前幾次可能會失敗，因為穿透還沒成功，

//如果連接配接10次都失敗，就證明穿透失敗了（可能是硬體不支援）

while( 1 )

static int j = 1;

res = connect(connfd, (struct sockaddr *)&connaddr, sizeof(connaddr));

if( res == -1 )

{

if( j >= 10 )

error_quit("can't connect to the other client\n");

printf("connect error, try again. %d\n", j++);

sleep(1);

}

else

break;

strcpy(buffer, "Hello, world\n");

//連接配接成功後，每隔一秒鐘向對方（用戶端2）發送一句hello, world

res = write(connfd, buffer, strlen(buffer)+1);

if( res <= 0 )

error_quit("write error");

printf("send message: %s", buffer);

sleep(1);

//第二個用戶端的行為

else

//從主伺服器傳回的資訊中取出用戶端1的IP+port和自己公網映射後的port

sscanf(buffer, "%s %d %d", other.ip, &other.port, &port);

//建立用于TCP協定的套接字

sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

connaddr.sin_port = htons(other.port);

//設定端口重用

setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &value, sizeof(value));

//嘗試連接配接用戶端1，肯定會失敗，但它會在路由器上留下記錄，

//以幫忙用戶端1成功穿透，連接配接上自己

res = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&connaddr, sizeof(connaddr));

if( res < 0 )

printf("connect error\n");

//建立用于監聽的套接字

listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

servaddr.sin_family = AF_INET;

servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

servaddr.sin_port = htons(port);

setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &value, sizeof(value));

//把socket和socket位址結構聯系起來

res = bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));

if( -1 == res )

error_quit("bind error");

//開始監聽端口

res = listen(listenfd, INADDR_ANY);

error_quit("listen error");

//接收來自用戶端1的連接配接

connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&sockaddr, &clilen);

if( -1 == connfd )

error_quit("accept error");

while( 1 )

//循環讀取來自于用戶端1的資訊

res = read(connfd, buffer, MAXLINE);

if( res <= 0 )

error_quit("read error");

printf("recv message: %s", buffer);

（第一個終端）

qch@qch ~/program/tcode $ gcc server.c -o server

qch@qch ~/program/tcode $ ./server &

[1] 4688

qch@qch ~/program/tcode $ gcc client.c -o client

qch@qch ~/program/tcode $ ./client localhost

Get: first

ff: 127.0.0.1 38052

send message: Hello, world

.................

第二個終端：

Get: 127.0.0.1 38073 38074

connect error

recv message: Hello, world

..................

用TCP穿透NAT（TCP打洞）的實作1. TCP穿透原理：2. 程式思路：3. 聲明4. 上代碼：5. 運作示例：

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