1.p2p是什么？

p2p是對等網絡（peer-to-peer networking）其可以定義為：端對端的資源共享，每一端即可是服務端，也可以是客戶端。既可以是資源的提供者，也可以是資源的共享者。

傳統C/S模型需要實現端和端的資源共享，需要將資源上傳到中轉服務器。另外一端再去中轉服務器下載，如下圖：

傳統CS架構，客戶端1和客戶端2之間是無直接交互.png

而P2P則不需要將資源上傳到服務器，它是端對端傳輸，每一個端既可以是服務器，也可以是客戶端

p2p架構，無需中轉服務器.png

優勢：實時性最高，流量少，更加安全。在視頻直播，在線教育，視頻安防行業用的比較多
劣勢：一旦進行p2p傳輸之后，用戶之間的內容將無法監管，浪費用戶帶寬，頻繁進行讀寫磁盤

客戶端1和客戶端2這樣交互是p2p最理想的情況
圖中客戶端1和客戶端2直接連接，假如他們處于兩個不同的內網呢?

2.NAT是什么？

NAT俗稱網絡地址轉換，它是一種把內部私有網絡地址（IP地址）轉換成公網網絡IP地址的技術。比如我們電腦里面網卡地址是192.168.1.100，但是我們再百度搜索“IP”卻顯示220.112.224.53，這就是NAT的功能。
NAT主要是部署在路由器或者交換機上。

為什么需要NAT？

主要還是IP地址的不足，使用少量的公有IP 地址代表較多的私有IP 地址的方式，將有助于減緩可用的IP地址空間的枯竭。用大白話：比如你有一個路由器（家用的那種就可以）這個路由器本身連接了公網（被分配到了一個公網的IP地址）。路由器后面有接了N多個設備，每個設備都分配到了一個私有的地址（內網地址），這些地址可以通過這個路由器和外網交互。

其次能夠有效地避免來自網絡外部的攻擊，隱藏并保護網絡內部的計算機。
RFC3489 中將 NAT 的實現分為四大類：

Full Cone NAT(完全圓錐型)
Address Restricted Cone NAT(地址限制圓錐型 )
Port Restricted Cone NAT(端口限制圓錐型)
Symmetric NAT(對稱型)

1.完全圓錐型NAT

在完全圓錐型NAT（Full Cone NAT）中，NAT會將客戶機地址{X:y}轉換成公網地址{A:b}并綁定。任何包都可以通過地址{A:b}送到客戶主機的{X:y}地址上。如圖所示：

RFC3581——完全錐型NAT

2. 地址限制圓錐型NAT

地址限制圓錐型NAT（Address Restricted Cone NAT）會將客戶機地址{X:y}轉換成公網地址{A:b}并綁定，只有來自主機{P}的包才能和主機{X:y}通信。如下圖所示：

RFC3581——地址限制型NAT

3.端口限制圓錐型NAT

端口限制圓錐型NAT(Port Restricted Cone NAT)會將客戶機地址{X:y}轉換成公網地址{A:b}并綁定，只有來自主機{P,q}的包才能和主機{X:y}通信。如下圖所示：

RFC3581——端口限制型NAT

4.對稱型NAT

對稱型NAT（Symmetric NAT）會將客戶機地址{X:y}轉換成公網地址{A:b}并綁定為{X:y}|{A:b}<->{P:q}。對稱型NAT只接受來自{P:q}的連接，將它轉給{X:y} ，每次客戶機請求一個不同的公網地址和端口，NAT會新分配一個端口號{C,d} 。如下圖所示：

RFC3581——對稱型NAT

其中完全最上層的完全圓錐形NAT的穿透性最好，而最下層的對稱形NAT的安全性最高。

3.如何穿透NAT？

事實上兩個客戶端相互通信還需要一個輔助服務器(p2pserver) 來保存兩個用戶的外網地址端口。
當用戶A連接B時、或者B連接A時，會向輔助服務器詢問對方的外網地址和端口

NAT穿透組合情況.png

從上面的NAT類型中可以看出，有4種NAT，一共10種組合

1. 完全圓錐型NAT和完全圓錐型NAT
這種最簡單，只需要B從輔助服務器拿到A的內外網信息，就可以和A進行連接
2. 完全圓錐型NAT和地址限制型NAT
同上
3. 完全圓錐型NAT和端口限制性NAT
同上
4. 完全圓錐型NAT和對稱型NAT
同上
5.地址限制型NAT和地址限制型NAT

當B從輔助服務器拿到A的內外網信息， B向A發送連接，這個時候NAT A設備會丟棄掉B發送過來的連接。
這個時候B就向輔助服務器發送請求，讓A連接B一次，連完后B就可以連接到A了，NAT A不再攔截B過來的連接。

6.地址限制型NAT和端口限制型NAT
同上
7.地址限制性NAT和對稱型NAT
同上
8.端口限制型NAT和端口限制型NAT
同上
9.端口限制型NAT和對稱型NAT
這種無法穿透，因為A需要連過B，B才能連到A，但是A無法連接到B，因為B的是對稱型NAT，端口一直在變
10.對稱型NAT和對稱型NAT
這種也無法穿透，因為客戶機每次請求一個不同的公網地址和端口， NAT會新分配一個端口號，所以從輔助服務器拿到的端口號是無效的（只是針對和服務器相連的端口號）。
eg:A和輔助服務器相連，NAT A會分配一個端口 8081。
A和B相連， NAT A會分配一個端口號10020，所以B連A并不知道A需要從10020進，所以無法穿透過NAT A。不過也有人通過端口預測算法成功連接，但是這種并不可靠。