- NAT：内网打穿到公网
- STUN：公网信息交换，进行连接
- TURN：云端服务器，防止STUN连接失败，A端通过TURN服务器转发给B端
- ICE：找出所有的IP路径
NAT
NAT穿越可以分为四种类型：完全锥型、地址限制型、端口限制型、对称型
完全锥型
内网打穿后生成公网地址和端口，任意外网用户访问都可以访问，没有限制。
地址限制型
内网主机IP和端口、 NAT穿越后生成公网IP和端口、要请求的主机IP，其它主机的ip地址不是内网主机要请求的地址会失败
端口限制型
在地址限制型的基础上，增加了端口限制，如果请求的主机返回的端口也不对，请求也不成功
对称型
NAT穿越后会生成多个IP地址和端口号， 请求的主机对应一个ip地址和端口，内外穿到外网会生成不同的ip地址和端口号给不同的主机
NAT穿越的原理
- 1.C1,C2向STUN发送消息（网络信息），stun获取对应的公网ip和端口
- 2.stun交换公网IP及端口给C1，C2
-
C1->C2，C2->C1,端口猜测
image.png
-
NAT类型检查
前提要在服务端部署STUN服务器，并且有两个IP地址和端口
- 客户端发送请求给服务端，服务端发送多条相同的ip地址和端口给客户端，如果客户端不能接收到则网络不同。
- 客户端收到服务端信息，判断发送出去的公网的ip和本机的ip是否一致，一致则是公网，不一致到4
- 服务端再发送另一个IP和端口给客户端，如果客户端可以接收到就是在一个开放的网络中，客户端接收不到则是有防火墙的
- NAT检测：
4.1 服务端发送不同的IP和端口给客户端，如果能接收到则是完全锥型，不行就是4.2
4.2 客户端向服务端的第二个ip和端口发送数据，服务端返回一个ip和端口给客户端，如果与1的不一样则是对称型。如果一样4.3
4.3 客户端向服务端第一个IP地址和端口发送请求，返回的是同一个地址不同的端口号，如果客户端不能接收到则是端口限制型，能接收到则是地址限制型
STUN协议
目的：NAT穿越，主机访问STUN服务器，返回一个公网ip地址
stun是典型的客户端/服务器响应模式，客户端发送请求，服务端响应。
规范：
RFC3489：通过UDP进行NAT穿越
RFC5389：通过UDP、TCP进行NAT穿越
由于UDP会有失败的情况，RFC5489引入TCP。
stun 5389格式
- STUN Header
-
message type（类型）：2个字节，共16位，前两位是00用以不同的协议复用同一个端口的时候区分哪个是STUN协议；还有2位C0、C1用于分类：请求、指示、成功应答、失败应答；剩余12为用于请求 - 消息长度： 2个字节，不包含header本身
- magic cookie：4字节，固定值0x2112A442。通过它可以判断客户端是否可以识别某些属性。有这个值就是5389，5389定义了一些新的属性。
- 事务ID：12字节，96位，用于匹配请求与响应的事务ID相同的消息
-
0b00：表示是一个请求
0b01：表示一个指示
0b10：表示一个请求成功的响应
0b11：表示一个请求失败的响应
最右侧是c0,
大小端模式
- 大端模式：数据的高字节保存在内存的低地址中，低字节保存在内存的高地址中
- 小端模式：数据的高字节保存在内存的高地址中，低字节放在低地址中
- 网络字节顺序：采用大端排序方式
网络中使用大端模式，左边的优先被接收到，右边的最后接收到。
- body
- 消息头后有0个或多个属性
- 每个属性进行TLV编码：Type，Length，Value
其中USERNAME、PASSWORD最重要，用于STUN服务器验证用户合法性
属性的什么时候使用
N/A 不支持，O是可选的，M是服务端，C是客户端
TURN协议
- TURN是在解决NAT无法穿越的问题。
对称型和对称型与对称型好端口限制型无法互通。 - 在无法通行的时候，将媒体流数据转给TURN服务器，进行中继处理，然后再转发给客户端
- 建立在STUN上，消息格式使用STUN格式消息，主要body的属性不一样。（STUN和TURN建立在一起）
- TURN Client要求服务端分配一个公共IP和Port用于接收或发送数据。
turn使用的传输协议
turn client - turn server ：UDP、TCP、TLS over TCP
TURN server to peer: UDP
在STUN无法接通时，这时就需要公网的服务器作为一个中继，对来往的数据进行转发。这个转发的协议就被定义为TURN。TURN和其他中继协议的不同之处在于，它允许客户端使用同一个中继地址（relay address）与多个不同的peer进行通信。
使用TURN协议的客户端必须能够通过中继地址和对等端进行通讯，并且能够得知每个peer的的IP地址和端口（确切地说，应该是peer的服务器反射地址）。
TURN协议被设计为ICE协议的一部分，relay地址会作为一个候选，由ICE在多个候选中进行评估，选取最合适的通讯地址。一般来说中继relay的优先级都是最低的。
TURN协议本身是STUN的一个拓展，因此绝大部分TURN报文都是STUN类型的，作为STUN的一个拓展，TURN增加了新的方法（method）和属性（attribute）。
在典型的情况下，TURN客户端连接到内网中，并且通过一个或者多个NAT到达公网，TURN服务器架设在公网中，不同的客户端以TURN服务器为中继和其他peer进行通信，如下图所示：
在上图中，左边的TURN Client是位于NAT后面的一个客户端（内网地址是10.1.1.2:49721），连接公网的TURN服务器（默认端口3478）后，
服务器会得到一个Client的反射地址（Reflexive Transport Address, 即NAT分配的公网IP和端口）192.0.2.1:7000，
此时Client会通过TURN命令创建或管理ALLOCATION，allocation是服务器上的一个数据结构，包含了中继地址的信息。
服务器随后会给Client分配一个中继地址，即图中的192.0.2.15:50000，另外两个对等端若要通过TURN协议和Client进行通信，
可以直接往中继地址收发数据即可，TURN服务器会把发往指定中继地址的数据转发到对应的Client，这里是其反射地址。
Server上的每一个allocation都唯一对应一个client，并且只有一个中继地址，因此当数据包到达某个中继地址时，服务器总是知道应该将其转发到什么地方。
但值得一提的是，一个Client可能在同一时间在一个Server上会有多个allocation，这和上述规则是并不矛盾的。
ICE
ICE包括了NAT、STUN、TURN。
主要工作：
第一步：找出端与端的所有路径：网卡的路径，NAT穿越后的公网ip、中继服务、多网卡、vpn等
第二步：相互传给对方路径，找出能通的路径
基本概念
- ICE Candidate
1.每个candidate是一个地址，协议、IP地址、端口、类型
2.candidate类型：主机候选者、反射候选者（nat后的地址）、中继候选者（TURN服务生成的IP地址） - 具体工作
收集candidate、对candidate pair 排序、连通性检测 - SDP
通过信令服务器交换SDP媒体信息
