提问：P2P连接中双方都是端口限制，为什么有些打洞不成功？

Question

提问：P2P连接中双方都是端口限制，为什么有些打洞不成功？

---

---

如上图所示，我写了个P2P的客户端，他们俩个互相打洞成功，但这个网络环境是在S是外网 C1，C2 是在同一个局域网的情况下打通的，证明了程序代码没问题，然后我在手机客户端选择了数据流量再次进行打洞却没有打通，然后我去检测了流量的NAT类型，确定了双方都是NAT3类型，但却没有打通这个涉及到了我的知识盲区，不知道是因为什么因素导致的P2P未打通。

希望得到指教！

Answer 1

让 “紫雾凌寒” 来帮你回答,本回答结合 DeepSeek

如果还有问题，请评论或点击头像私信，如果有帮助到您, 请关注、采纳、点赞

1. 关键点分析：
   - 双方都存在端口限制却打洞不成功，这涉及到网络穿透的原理和多种因素的影响。在P2P连接中，即使双方都有端口限制，理论上也可以通过打洞技术实现直接连接，但实际中存在多种情况导致打洞失败。
   - 从给定的网络环境（S是外网，C1、C2在同一局域网）来看，打洞成功说明在这种特定环境下某些条件是满足的，但不清楚为什么在其他类似的端口限制环境下会失败，需要深入分析网络拓扑、NAT设备特性、防火墙规则等因素。
2. 解决方案：
   - 网络拓扑和NAT类型：
   • 首先要确定双方所在网络的NAT类型。常见的NAT类型有Full Cone NAT、Restricted Cone NAT、Port Restricted Cone NAT和Symmetric NAT等。
   • 如果是Symmetric NAT，打洞会比较困难。因为Symmetric NAT会为每个不同的（源IP，源端口，目的IP，目的端口）四元组分配不同的映射关系。例如，客户端A向服务器S发送请求，S回复给A一个映射（A的公网IP，A的临时端口，S的IP，S的端口）。当客户端B向S发送请求时，S回复给B的映射是（B的公网IP，B的临时端口，S的IP，S的端口）。这就导致A和B之间无法直接通过打洞建立连接，因为它们在S端的映射不同。
   • 代码示例（简单示意获取NAT类型的思路，实际实现较复杂）：

import socket

def get_nat_type():
    try:
        s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
        s.connect(("8.8.8.8", 80))
        local_ip = s.getsockname()[0]
        s.close()
        # 这里只是简单示意，后续需要根据具体的网络探测技术来确定NAT类型
        if local_ip.startswith('10.') or local_ip.startswith('172.') or local_ip.startswith('192.168.'):
            return "可能是局域网内的NAT类型，具体需进一步探测"
        else:
            # 假设向一个外部服务器发送不同源端口的UDP包，根据响应来推测NAT类型
            # 这只是个简单示例，实际需要更复杂的逻辑和多个探测步骤
            sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DUDP)
            sock.sendto(b'test', ('8.8.8.8', 80))
            response = sock.recvfrom(1024)
            sock.close()
            if response:
                # 根据具体的响应情况判断NAT类型
                if '某种特定响应特征' in response:
                    return "Full Cone NAT"
                elif '另一种响应特征' in response:
                    return "Restricted Cone NAT"
                elif '再一种响应特征' in response:
                    return "Port Restricted Cone NAT"
                elif '特定的对称NAT响应特征' in response:
                    return "Symmetric NAT"
            return "无法确定NAT类型"
    except socket.error as e:
        return f"获取NAT类型失败: {e}"

• 防火墙规则：
  • 检查双方的防火墙规则。防火墙可能会阻止UDP或TCP端口的入站和出站连接。例如，有些企业防火墙会限制外部设备主动连接内部设备的特定端口，或者只允许特定IP地址访问某些端口。
  • 可以通过在客户端和服务器端尝试不同端口，并检查防火墙日志来确定是否是防火墙限制导致打洞失败。如果防火墙日志显示某个端口的连接被拒绝，就需要调整防火墙规则。
  • 代码示例（简单示意检查防火墙规则的思路，实际依赖系统命令或库）：

import subprocess

def check_firewall_rules():
    try:
        # 假设在Linux系统下
        result = subprocess.run(['iptables', '-L'], capture_output=True, text=True)
        return result.stdout
    except subprocess.CalledProcessError as e:
        return f"检查防火墙规则失败: {e}"

• UDP打洞的可靠性：
  • UDP打洞本身存在一定的不可靠性。由于UDP是无连接的协议，数据包可能会丢失、乱序到达。
  • 可以增加重传机制，在发送打洞请求后，如果在一定时间内没有收到响应，就重新发送请求。
  • 代码示例：

import socket
import time

def udp_hole_punching(client_socket, target_ip, target_port, max_retries=3, retry_delay=1):
    for i in range(max_retries):
        try:
            client_socket.sendto(b'hole_punching', (target_ip, target_port))
            data, addr = client_socket.recvfrom(1024)
            if data:
                print(f"打洞成功，收到响应: {data}")
                return True
        except socket.timeout:
            print(f"第{i + 1}次打洞请求超时，重试...")
            time.sleep(retry_delay)
    print("打洞失败，达到最大重试次数")
    return False

1. 多种解决方案的优缺点：
   - 确定NAT类型：
   • 优点：了解网络的NAT类型可以针对性地采取打洞策略。如果是Full Cone NAT等相对简单的类型，打洞相对容易；如果是Symmetric NAT，则可以提前考虑更复杂的打洞方案或寻找替代方法。
   • 缺点：准确确定NAT类型比较复杂，需要编写专门的探测代码，并且不同的网络环境可能需要不同的探测方法，探测过程可能会受到网络波动等因素影响，导致结果不准确。
   • 检查防火墙规则：
   • 优点：直接检查防火墙规则可以快速定位是否是防火墙限制导致的问题。一旦发现是防火墙问题，调整规则后可以直接解决打洞失败的问题。
   • 缺点：不同操作系统和网络设备的防火墙规则设置和检查方式不同，需要熟悉各种系统和设备的操作，并且有些防火墙规则可能比较复杂，需要花费时间去排查和调整。
   • 增加UDP打洞可靠性机制：
   • 优点：简单易行，可以在不改变网络拓扑和NAT类型等根本因素的情况下，提高打洞成功的概率。
   • 缺点：增加重传机制可能会增加网络流量和延迟，如果网络本身不稳定，过多的重传可能会导致性能问题，并且不能完全解决所有因网络问题导致的打洞失败情况。
2. 总结：
   打洞不成功可能是由于网络拓扑中的NAT类型复杂（如Symmetric NAT）、防火墙规则限制了端口访问、UDP打洞本身的不可靠性（数据包丢失、乱序）等多种原因。通过确定NAT类型、检查防火墙规则以及增加UDP打洞可靠性机制等方法，可以逐步排查和解决打洞失败的问题。在实际应用中，需要综合考虑各种因素，并根据具体的网络环境进行调整和优化。

希望以上解答对您有所帮助。如果您有任何疑问，欢迎在评论区提出。