一、NAT（网络地址转换）的类型
NAT是一种技术，用于在IP数据包通过路由器或防火墙时重写来源IP地址或目的IP地址。它被广泛用于有多台主机但只通过一个公有IP地址访问因特网的私有网络中。NAT可以分为以下几种类型：
1. 完全圆锥形NAT（Full Cone NAT）：
内网主机建立一个UDP socket (LocalIP:LocalPort)，第一次使用这个socket给外部主机发送数据时，NAT会给其分配一个公网 (PublicIP:PublicPort)。以后用这个socket向外面任何主机发送数据都将使用这对 (PublicIP:PublicPort)。任何外部主机只要知道这个 (PublicIP:PublicPort)就可以发送数据给内网主机。
2. 受限圆锥形NAT（Restricted Cone NAT）：
类似完全圆锥形NAT，但外部主机必须先收到内网主机的数据包才能发送数据给它。
3. 端口受限圆锥形NAT（Port Restricted Cone NAT）：
类似受限圆锥形NAT，但还有端口限制。外部主机必须使用固定的源端口才能发送数据给内网主机。
4. 对称NAT（Symmetric NAT）：
每一个来自相同内部IP与端口、到一个特定目的地地址和端口的请求，都映射到一个独特的外部IP地址和端口。同一内部IP与端口发到不同的目的地和端口的信息包，都使用不同的映射。
穿透关系：上述4种类型，如果定义他们的值为序列号，N为序列号相加。则N<=6可穿透。
2 和 4 序列相加 = 6 则可穿透。 3(端口受限)和4（对称）= 7 不可穿透。
二、NAT穿透类型
NAT穿透实质上是内网映射，即将内网地址转换成外网地址以实现端对端数据传输。不同类型的NAT组合具有不同的穿透方式。为了使不同NAT网络下的两个节点建立直接连接，我们需要知道对方的公网IP和端口，并通过第三方服务器交换这些信息。
1. 完全圆锥形NAT（Full Cone NAT）：
处于不同内网的主机A和主机B，各自先连接服务器，从而在各自NAT设备上分配端口，服务器收到主机A和主机B的连接后，知道A与B的公网地址和NAT分配给它们的端口号，然后把这些NAT地址与端口号告诉A与B，由于在完全锥形NAT的特点，A和B给服务器所打开的端口，能给别的任何的主机使用。故A与B可连接对方的公网地址和端口直接进行通信。服务器在这里充当“介绍人”，告诉A与B对方的地址和端口号。
2. 受限圆锥形NAT（Restricted Cone NAT）：
A和B还是要先连接服务器，服务器发送A和B的地址和端口信息给A和B，但由于受限制锥形NAT的特 点，他们所打开的NAT端口，只能与服务器通信。假如主机A开始发送一个UDP信息到主机B的公网地址上，与此同时，它又通过服务器中转发送了一个邀请信息给主机B，请求主机B也给主机A发送一个UDP信息到主机A的公网地址上。这时主机A向主机B的公网IP发送的信息导致NAT A打开一个处于主机A的和主机B之间的会话，与此同时，NAT B也打开了一个处于主机B和主机A的会话。一旦这个新的UDP会话各自向对方打开了，主机A和主机B之间就可以直接通信了。
3. 端口受限圆锥形NAT（Port Restricted Cone NAT）：
类似受限圆锥形NAT，但还有端口限制。
4. 对称NAT（Symmetric NAT）：
打孔困难，通过预测端口的方式穿透，但成功率低。
三、ICE（Interactive Connectivity Establishment）
ICE是 WebRTC 中用于处理网络地址转换（NAT）的关键协议之一。ICE 是一种端到端交互的技术，旨在让两个终端相互知道对方的公网 IP 地址，以便实现端到端（Peer to peer，P2P）的通信。在 WebRTC 中，通信的双方需要知道对方的通信地址才能建立连接。ICE 通过收集候选者信息，使终端能够发现有效的公网 IP 地址，并进行连通性检查。
1. STUN（Session Traversal Utilities for NAT）：
用于获取公网映射地址和进行连通性检查。STUN 服务器会告知客户端其公网 IP 和端口。
2. TURN（Traversal Using Relays around NAT）：
在 STUN 失败时使用，作为中继来实现互通。
ICE 结合了 STUN 和 TURN 的优势，解决了不同类型 NAT 的问题。
四、STUN（Session Traversal Utilities for NAT）
WebRTC 中用于处理网络地址转换（NAT）的关键协议之一。
1. STUN 简介：
STUN 用于获取设备在 NAT 上分配的外部网络地址。它是 C/S 模式的协议，客户端发送 STUN 请求，服务端响应并告知分配给主机的 IP 地址和端口号。STUN 消息结构包括消息类型、magic cookie、事务 ID 和消息长度。
2. STUN 属性：
STUN 头部后跟着 0 或多个属性，采用 TLV 编码（类型、长度、值）。
常见属性包括：
MAPPED-ADDRESS：NAT 映射后的地址。
XOR-MAPPED-ADDRESS：经过异或处理的映射后地址。
USERNAME：用于消息完整性。
MESSAGE-INTEGRITY：HMAC-SHA1 值，用于验证消息完整性。
FINGERPRINT：用于区分 STUN 数据包和其他协议的包。
五、TURN（Traversal Using Relays around NAT）
是 WebRTC 中的一个关键协议，用于处理网络地址转换（NAT）。
1. TURN 的目的：
TURN 允许位于 NAT 后的设备找出自己的公网地址，以及查出自己位于哪种类型的 NAT 之后以及 NAT 为某一个本地端口所绑定的 Internet 端端口。
在 WebRTC 中，如果两台设备无法直接建立 P2P 连接（例如，NAT 穿透失败），TURN 可以作为中继服务器，帮助这两台设备进行数据传输。
2. TURN 协议工作原理：
TURN 协议有三个阶段或机制：分配（Allocation）、转发（Relay）和信道（Channel）。
分配机制：客户端向 TURN 服务器申请一个中继地址。服务器为用户开启一个 relay 端口并返回分配成功响应，包含了分配的地址。
转发机制：TURN 允许客户端使用中继服务与对端进行报文传输。数据可以通过 relay 或 channel 两种方式交换。
信道机制：为改善带宽压力，TURN 提供了 channel 数据报文格式，不使用 STUN 头部，而使用一个 4 字节的头部。
3. TURN 和 STUN 的区别：
STUN 只能获取公网映射地址，而 TURN 不仅可以获取地址还可以作为中继传输数据。
TURN 允许客户端使用同一个中继地址与多个不同的对等端进行通信。
4. 实际应用：
在 WebRTC 中，TURN 服务器通常作为 ICE（Interactive Connectivity Establishment）协议的一部分来使用。
TURN 的优点是保证连接的可用性、稳定性和高效性，但对服务器有较高依赖。
