基于TCP和Nat1的p2p实现
此处讨论全锥形nat 一个使用socket实现的p2p客户端和服务端 通过tcp打洞实现外网client访问内网client的 demo
端口复用
当两个应用进程都需要占用8080端口时使用的技术，只需要调用一行api即可。
tcp_sock.set_option(boost::asio::ip::tcp::socket::reuse_address(true));首先随便启动一个进程
该进程监听在8080端口 或则说占用了8080端口 
再启动一个没有设置端口复用的进程
可以看到，当它尝试绑定本机8080端口，就会出现10048代码 
启动一个设置了端口复用的进程
可以顺利bind本机8080端口，同时8080端口仍然被另一个进程listen中 
端口复用注意
当你需要使用某个端口而该端口又被其他应用程序使用时，你可以使用端口复用。
但是要注意，由于一个tcp连接是由四元组(源ip,目ip,源prot,目port)确定的。
所以你使用端口复用时不能使两个及以上tcp连接的四元组相同。
p2p代码
import socket
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.bind(('0.0.0.0', 8081))
client_socket.connect(('192.168.1.8', 11844))
while True:
message = str(input("send:"))
print(message)
client_socket.send(message.encode())
client_socket.close()import socket
import select
# 外网云服务器
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(('0.0.0.0', 8080))
server_socket.listen(1)
sock_list = [server_socket]
while True:
readable, writable, exceptional = select.select(sock_list,[],[],0)
for client_sock in readable:
if client_sock is server_socket:
client_socket, client_address = server_socket.accept()
print("client connect: ", client_address)
sock_list.append(client_socket)
else:
data = client_socket.recv(1024)
print(str(client_socket.getsockname())+": ", data.decode())
client_socket.send("server reply".encode())
for soc in sock_list:
soc.close()import socket
import select
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
client_socket.bind(('0.0.0.0', 8082))
client_socket.connect(('192.168.1.8', 8080))
client_socket.send("hello".encode())
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
server_socket.bind(('0.0.0.0', 8082))
server_socket.listen(1)
print(str(server_socket.getsockname())+"listen...")
sock_list = [server_socket]
while True:
readable, writable, exceptional = select.select(sock_list,[],[],0)
for client_sock in readable:
if client_sock is server_socket:
client_socket, client_address = server_socket.accept()
print("client connect: ", client_address)
sock_list.append(client_socket)
else:
data = client_socket.recv(1024)
print(str(client_socket.getpeername())+": ", data.decode())
client_socket.send("server reply".encode())nat的类型
基于UDP的P2P应用需要考虑NAT的类型，因为不同的NAT组合的穿透的方式并不一致，有的能通， 有的不能通。
一般来讲， NAT可以分为四种类型，分别是:
1, 全锥型(Full Cone)
2, 受限锥型(Restricted Cone)， 或者说是IP受限锥型
3, 端口受限锥型(Port Restricted Cone), 或者说是IP + PORT受限锥型
4, 对称型(Symmetric)
其中1,2,3属于同一种类型，都是锥型，区别只是路由器的不同的安全策略。
还有些NAT不属于这四种中的任何一种，就不在本文的讨论范围了。
为什么有四种类型的NAT
NAT缓解了IPV4地址不够用的问题，同时也也带了限制，那就是NAT外部的主机无法主动跟位于NAT内部的主机通信，NAT内部主机想要通信，必须主动和公网的一个IP通信，路由器负责建立一个映射关系，从而实现数据的转发， 这就是NAT的工作原理。
假定
公网server1 ip是1.1.1.1， 监听端口是1111
公网server2 ip是2.2.2.2， 监听端口是2222
NAT router ip是8.8.8.8
NAT内部client是192.168.0.3
client发送数据的时候，不管是tcp还是udp必须本地绑定一个端口，一般来讲，这个过程都是自动的。
假定client(192.168.0.3, 100)给 server(1.1.1.1, 1111)发送报文，报文到达路由器，路由器在自己的公网ip上开辟一个端口800，从而建立了一个隐射关系(8.8.8.8, 800)<--->(192.168.0.3, 100), 建立映射关系后，所以(192.168.0.3, 100)和(1.1.1.1, 1111)之间的报文都通过这个映射关系进行转发。
NAT之间主要的区别分两种情况讨论
1:
client(192.168.0.3, 100)和server(1.1.1.1, 1111)在路由器上建立好映射关系后，如果client(192.168.0.3, 100)又给(2.2.2.2, 2222)发送数据，路由器该怎么处理呢?
1, 复用旧的映射关系(8.8.8.8, 800)<--->(192.168.0.3, 100)和(2.2.2.2, 2222)通信, 这就是锥型(Cone) NAT
2, 创建新的映射关系(8.8.8.8, 801)<--->(192.168.0.3, 100)和(2.2.2.2, 2222)通信, 这就是对称型NAT
注: (8.8.8.8, 801)只是举例，到底用什么端口取决于路由器的端口管理策略，总之是另外的一个端口，有的路由器有多个公网IP，不同的IP也会参与到这个映射关系中。
2:
client(192.168.0.3, 100)和server(1.1.1.1, 1111)在路由器上建立好映射关系后，如果这个时候路由器(8.8.8.8)在800端口上收到从另外一台server(2.2.2.2, 2222)发来的数据，是不是应该转发给(192.168.0.3, 100)呢？
有四种情况:
1, 无条件转发给(192.168.0.3, 100)， 这就是全锥型(Full Cone)NAT。
2, 如果(192.168.0.3, 100)之前给(2.2.2.2)发送过数据，则转发， 这就是受限锥型(Restricted Cone)。
3, 如果(192.168.0.3, 100)之前给(2.2.2.2, 2222)发送过数据，则转发， 这就是端口受限锥型(Port Restricted Cone)。
4, 丢弃报文，拒绝转发, 这就是对称型NAT。
从上面也描述也可以看出，安全性系数, 对称型 > 端口受限锥型 > 受限锥型 > 全锥型