摘要：網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換，其基本工作原理是當私有網(wǎng)主機與公共網(wǎng)逐漸通信的經(jīng)過網(wǎng)關(guān)時，將包中的源或目的在私有和的公共之間進行轉(zhuǎn)換。由于包的源已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成的公共，響應的包將被發(fā)送到。對于通信雙方而言，這種地址的轉(zhuǎn)換過程是完全透明的。

由于IP地址隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而逐漸稀缺，難以使得每臺主機都擁有一個公網(wǎng)上的IP地址，且并不是所有主機都需要一個公網(wǎng)上的地址，于是就有了NAT技術(shù)。

NAT（The IP Network Address Translator）網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換，其基本工作原理是：當私有網(wǎng)主機與公共網(wǎng)逐漸通信的IP經(jīng)過NAT網(wǎng)關(guān)時，將IP包中的源IP或目的IP在私有IP和NAT的公共IP之間進行轉(zhuǎn)換。

假設(shè)NAT網(wǎng)關(guān)有2個網(wǎng)絡端口，其中公共網(wǎng)絡端口的IP地址是統(tǒng)一分配的公共IP，為202.204.65.2；私有網(wǎng)絡端口的IP地址是保留地址，為192.168.1.1。私有網(wǎng)中的主機 192.168.1.2向公共網(wǎng)中的主機166.111.80.200發(fā)送了1個IP包（Des=166.111.80.200,Src=192.168.1.2）。

當IP包經(jīng)過NAT網(wǎng)關(guān)時，NAT會將IP包的源IP轉(zhuǎn)換為NAT的公共 IP并轉(zhuǎn)發(fā)到公共網(wǎng)，此時IP包（Des=166.111.80.200，Src=202.204.65.2）中已經(jīng)不含任何私有網(wǎng)IP的信息。由于IP 包的源IP已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成NAT的公共IP，響應的IP包（Des=202.204.65.2,Src=166.111.80.200）將被發(fā)送到NAT。 這時，NAT會將IP包的目的IP轉(zhuǎn)換成私有網(wǎng)中主機的IP，然后將IP包（Des=192.168.1.2，Src=166.111.80.200）轉(zhuǎn) 發(fā)到私有網(wǎng)。對于通信雙方而言，這種地址的轉(zhuǎn)換過程是完全透明的。

一旦一個內(nèi)網(wǎng)地址 (iAddr:iPort) 被映射到一個外部地址 (eAddr:ePort), 來自 iAddr:iPort 的任何數(shù)據(jù)包將通過 eAddr:ePort 發(fā)送。

任何外部主機能夠通過eAdder:ePort這個地址發(fā)送數(shù)據(jù)包到iAddr:iPort

一旦一個內(nèi)網(wǎng)地址（iAdder：iPort）被映射到一個外部地址（eAddr:ePort),來自iAddr：iPort的任何數(shù)據(jù)包將通過eAddr:ePort發(fā)送。

僅只有接收到主機(iAddr:iPort)通過eAddr:ePort發(fā)送的數(shù)據(jù)包的外部主機通過該主機的任何端口發(fā)送到eAddr:ePort的數(shù)據(jù)包才能夠被正確的轉(zhuǎn)發(fā)到iAddr:iPort.也就是說主機有關(guān)端口無關(guān)

類似于address restricted cone NAT, 但是端口號有限制.

一旦一個內(nèi)網(wǎng)地址 (iAddr:iPort) 被映射到一個外部地址 (eAddr:ePort), 來自 iAddr:iPort 的任何數(shù)據(jù)包將通過 eAddr:ePort 發(fā)送.

僅只有接收到主機(iAddr:iPort)通過eAddr:ePort發(fā)送的數(shù)據(jù)包的外部主機通過該主機的相同端口發(fā)送到eAddr:ePort的數(shù)據(jù)包才能夠被正確的轉(zhuǎn)發(fā)到iAddr:iPort.

來自相同內(nèi)部ip和port發(fā)送到相同目的地ip和port的請求被映射到唯一的外部ip和port地址；如果相同的內(nèi)部主機采用相同的ip和port地址發(fā)送到不同的目的地，那么重新分配映射地址。

只有先前收到內(nèi)部主機發(fā)送包的外部主機才能夠發(fā)送返回包到內(nèi)部主機。

針對前面三種NAT類型，只要通信雙方彼此知道對方的內(nèi)部地址和外部地址的映射關(guān)系，然后通過UDP打洞的方式就可以建立相互連接的通信；但是第四種也就是Symmetric NAT的話由于每次向不同目的地發(fā)送數(shù)據(jù)包時采用不同的外部地址，也就沒辦法通過直接的方式建立P2P連接。

我們知道在日常的互聯(lián)網(wǎng)交互中，所有的信息流必須要通過NAT，經(jīng)過服務器，而這對服務器的壓力可想而知。

這時就有人提出，我們能不能不從服務器經(jīng)過，直接對兩個端口進行連接。這樣不僅能減輕服務器壓力，也可以節(jié)省大量的流量。這時發(fā)現(xiàn)，之前幫助端口實現(xiàn)“溝通”的NAT現(xiàn)在成了直接連接的阻力。NAT穿透是實現(xiàn)P2P所需的基礎(chǔ)。

NAT穿透目前主要有:ALG、MII3COM、STUN、TURN、ICE和Full?Proxy等6種方式，這里主要介紹一下ICE方式：

ICE是一種NAT穿透技術(shù)，通過offer/answer模型建立基于UDP的媒介流。ICE是offer/answer模型的擴展，通過在offer和answer的SDP里面包含的IP地址和端口，然后對本地SDP和遠程SDP里面的IP地址進行配對，然后通過P2P連通性檢查進行連通性測試工作，如果測試通過即表明該傳輸?shù)刂穼梢越⑦B接。其中IP地址和端口有以下幾種：本機地址、通過STUN服務器反射后獲取的server-reflexive地址（內(nèi)網(wǎng)地址被NAT映射后的地址）、relayed地址（和TURN轉(zhuǎn)發(fā)服務器相對應的地址）及Peer reflexive地址等。

在通常的ICE部署環(huán)境中，我們有兩個端想要建立通信連接，他們可以直接通過signaling服務器（如SIP服務器）執(zhí)行offer/answer過程來交換SDP消息。

在ICE過程開始的時候，客服端會忽略他們各自的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，不管是不是在NAT或多個NAT后面，ICE允許客服端發(fā)現(xiàn)他們所在網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)的信息，然后找出一個或更多可以建立通信連接的路徑。