天天看点

用TCP穿透NAT(TCP打洞)的实现1. TCP穿透原理:2. 程序思路:3. 声明4. 上代码:5. 运行示例:

    我们假设在两个不同的局域网后面分别有2台客户机A和 B,AB所在的局域网都分别通过一个路由器接入互联网。互联网上有一台服务器S。 

    现在AB是无法直接和对方发送信息的,AB都不知道对方在互联网上真正的IP和端口, AB所在的局域网的路由器只允许内部向外主动发送的信息通过。对于B直接发送给A的路由器的消息,路由会认为其“不被信任”而直接丢弃。 

    要实现 AB直接的通讯,就必须进行以下3步:A首先连接互联网上的服务器S并发送一条消息(对于UDP这种无连接的协议其实直接初始会话发送消息即可),这样S就获取了A在互联网上的实际终端(发送消息的IP和端口号)。接着 B也进行同样的步骤,S就知道了AB在互联网上的终端(这就是“打洞”)。接着S分别告诉A和B对方客户端在互联网上的实际终端,也即S告诉A客户B的会话终端,S告诉B客户A的会话终端。这样,在AB都知道了对方的实际终端之后,就可以直接通过实际终端发送消息了(因为先前双方都向外发送过消息,路由上已经有允许数据进出的消息通道)。

1:启动服务器,监听端口8877

2:第一次启动客户端(称为client1),连上服务器,服务器将返回字符串first,标识这个是client1,同时,服务器将记录下这个客户端的(经过转换之后的)IP和端口。

3:第二次启动客户端(称为client2),连上服务器,服务器将向其返回自身的发送端口(称为port2),以及client1的(经过转换之后的)IP和端口。

4:然后服务器再发client1返回client2(经过转换之后的)IP和端口,然后断开与这两个客户端的连接(此时,服务器的工作已经全部完成了)

5:client2尝试连接client1,这次肯定会失败,但它会在路由器上留下记录,以帮忙client1成功穿透,连接上自己,然后设置port2端口为可重用端口,并监听端口port2。

6:client1尝试去连接client2,前几次可能会失败,因为穿透还没成功,如果连接10次都失败,就证明穿透失败了(可能是硬件不支持),如果成功,则每秒向client2发送一次hello, world

7:如果client1不断出现send message: Hello, world,client2不断出现recv message: Hello, world,则证明实验成功了,否则就是失败了。

1:这个程序只是一个DEMO,所以肯定有很多不完善的地方,请大家多多见谅。

2:在很多网络中,这个程序并不能打洞成功,可能是硬件的问题(毕竟不是每种路由器都支持穿透),也可能是我程序的问题,如果大家有意见或建议,欢迎留言或给我发邮件(邮箱是:[email protected]

服务器端:

用TCP穿透NAT(TCP打洞)的实现1. TCP穿透原理:2. 程序思路:3. 声明4. 上代码:5. 运行示例:

/* 

文件:server.c 

PS:第一个连接上服务器的客户端,称为client1,第二个连接上服务器的客户端称为client2 

这个服务器的功能是: 

1:对于client1,它返回"first",并在client2连接上之后,将client2经过转换后的IP和port发给client1; 

2:对于client2,它返回client1经过转换后的IP和port和自身的port,并在随后断开与他们的连接。 

*/  

#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  

//发生了致命错误,退出程序  

void error_quit(const char *str)      

{      

    fprintf(stderr, "%s", str);    

    //如果设置了错误号,就输入出错原因  

    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];    //缓存IP地址  

    char cur_inf[MAXLINE];   //当前的连接信息[IP+port]  

    char first_inf[MAXLINE];    //第一个链接的信息[IP+port]  

    char buffer[MAXLINE];    //临时发送缓冲区  

    socklen_t clilen;        

    struct sockaddr_in cliaddr;        

    struct sockaddr_in servaddr;  

    //创建用于监听TCP协议套接字          

    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地址结构联系起来         

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

    if( -1 == res )  

        error_quit("bind error");  

    //开始监听端口         

    res = listen(listenfd, INADDR_ANY);      

        error_quit("listen error");  

    while( 1 )  

    {  

        //接收来自客户端的连接  

        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++;  

        //对于第一个链接,将其的IP+port存储到first_inf中,  

        //并和它建立长链接,然后向它发送字符串'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);  

        }  

        //对于第二个链接,将其的IP+port发送给第一个链接,  

        //将第一个链接的信息和他自身的port返回给它自己,  

        //然后断开两个链接,并重置计数器  

        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;  

        //如果程序运行到这里,那肯定是出错了  

        else  

            error_quit("Bad required");  

    }  

    return 0;  

}  

 客户端:

用TCP穿透NAT(TCP打洞)的实现1. TCP穿透原理:2. 程序思路:3. 声明4. 上代码:5. 运行示例:

文件:client.c 

这个程序的功能是:先连接上服务器,根据服务器的返回决定它是client1还是client2, 

若是client1,它就从服务器上得到client2的IP和Port,连接上client2, 

若是client2,它就从服务器上得到client1的IP和Port和自身经转换后的port, 

在尝试连接了一下client1后(这个操作会失败),然后根据服务器返回的port进行监听。 

这样以后,就能在两个客户端之间进行点对点通信了。 

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>");  

    //创建用于链接(主服务器)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);  

    //设置端口可以被重用  

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

    //连接主服务器  

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

    if( res < 0 )  

        error_quit("connect error");  

    //从主服务器中读取出信息  

    res = read(sockfd, buffer, MAXLINE);  

        error_quit("read error");  

    printf("Get: %s", buffer);  

    //若服务器返回的是first,则证明是第一个客户端  

    if( 'f' == buffer[0] )  

        //从服务器中读取第二个客户端的IP+port  

        res = read(sockfd, buffer, MAXLINE);  

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

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

        //创建用于的套接字          

        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);  

        //尝试去连接第二个客户端,前几次可能会失败,因为穿透还没成功,  

        //如果连接10次都失败,就证明穿透失败了(可能是硬件不支持)  

        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");  

        //连接成功后,每隔一秒钟向对方(客户端2)发送一句hello, world  

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

            if( res <= 0 )  

                error_quit("write error");  

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

            sleep(1);  

    //第二个客户端的行为  

    else  

        //从主服务器返回的信息中取出客户端1的IP+port和自己公网映射后的port  

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

        //创建用于TCP协议的套接字          

        sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);   

        connaddr.sin_port = htons(other.port);        

        //设置端口重用  

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

        //尝试连接客户端1,肯定会失败,但它会在路由器上留下记录,  

        //以帮忙客户端1成功穿透,连接上自己   

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

        if( res < 0 )  

            printf("connect error\n");  

        //创建用于监听的套接字          

        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地址结构联系起来   

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

        if( -1 == res )  

            error_quit("bind error");  

        //开始监听端口         

        res = listen(listenfd, INADDR_ANY);      

            error_quit("listen error");  

            //接收来自客户端1的连接  

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

            if( -1 == connfd )  

                error_quit("accept error");  

            while( 1 )  

                //循环读取来自于客户端1的信息  

                res = read(connfd, buffer, MAXLINE);  

                if( res <= 0 )  

                    error_quit("read error");  

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

(第一个终端)

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

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

第二个终端:

Get: 127.0.0.1 38073 38074

connect error

recv message: Hello, world

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

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