STUN（Session Traversal Utilities for NAT）是一个网络协议，用于帮助客户端发现其在 NAT（网络地址转换）之后的公共 IP 地址和端口，从而实现 NAT 穿越。STUN 协议在 WebRTC、VoIP 和其他实时通信系统中广泛使用。下面是对 STUN 交互过程中涉及的数据包的详细分析。

STUN 交互的基本流程

STUN 的工作原理主要包括以下几个步骤：

1. ​客户端向 STUN 服务器发送请求​。
2. ​STUN 服务器处理并响应​。
3. ​客户端接收响应并解析公共 IP 和端口​。
4. ​客户端根据收到的公共 IP 和端口进行 NAT 穿越和路径选择​。

数据包分析

1. STUN Binding Request（绑定请求）

当客户端向 STUN 服务器发送一个 STUN 请求时，这个请求被称为 Binding Request。这个请求的目标是让 STUN 服务器返回客户端的公共 IP 地址和端口。

​示例 STUN Binding Request 数据包​：

STUN Message Header:
  - Message Type: 0x0001 (Binding Request)
  - Message Length: 0x0000
  - Magic Cookie: 0x2112A442
  - Transaction ID: 0x63f96d584f90a32d18b68202
  
STUN Attributes (Optional):
  - Username: <username>
  - Integrity: <HMAC-SHA1 signature>
  - Fingerprint: <CRC-32C of the message>

​字段解释​：

• ​Message Type​: 指明这是一个 Binding Request（类型代码为 0x0001）。
• ​Magic Cookie​: 一个固定的值（0x2112A442），用于区分 STUN 消息。
• ​Transaction ID​: 唯一标识该请求的 ID，用于匹配响应。
• ​Attributes​: 包含附加信息，比如用户名、消息完整性检查等。

2. STUN Binding Response（绑定响应）

STUN 服务器接收到 Binding Request 后，会返回一个 Binding Response，其中包含了客户端在 NAT 后的公共 IP 地址和端口。

​示例 STUN Binding Response 数据包​：

STUN Message Header:
  - Message Type: 0x0101 (Binding Response)
  - Message Length: 0x000C
  - Magic Cookie: 0x2112A442
  - Transaction ID: 0x63f96d584f90a32d18b68202

STUN Attributes:
  - Mapped Address: 
      Family: IPv4
      Address: 203.0.113.1
      Port: 3478
  - Username: <username>
  - Integrity: <HMAC-SHA1 signature>
  - Fingerprint: <CRC-32C of the message>

​字段解释​：

• ​Message Type​: 表明这是一个 Binding Response（类型代码为 0x0101）。
• ​Mapped Address​: 包含客户端的公共 IP 地址和端口（例如 203.0.113.1:3478）。
• ​Transaction ID​: 与请求中的 Transaction ID 匹配，用于关联请求和响应。

3. 连接检查

STUN 还可以用于连接检查，即验证两个端点之间的路径是否可达。这通常是在交换候选地址之后进行的。在 WebRTC 中，ICE 代理使用 STUN 来测试不同路径的可达性。

​示例连接检查请求​：

STUN Message Header:
  - Message Type: 0x0001 (Binding Request)
  - Message Length: 0x0008
  - Magic Cookie: 0x2112A442
  - Transaction ID: 0x63f96d584f90a32d18b68202

STUN Attributes:
  - Username: <peer-username>
  - Message Integrity: <HMAC-SHA1 signature>

​示例连接检查响应​：

STUN Message Header:
  - Message Type: 0x0101 (Binding Response)
  - Message Length: 0x0008
  - Magic Cookie: 0x2112A442
  - Transaction ID: 0x63f96d584f90a32d18b68202

STUN Attributes:
  - Mapped Address: 
      Family: IPv4
      Address: 203.0.113.10
      Port: 3479

​字段解释​：

• ​Message Type​: 连接检查请求是 Binding Request（0x0001），响应是 Binding Response（0x0101）。
• ​Magic Cookie​: 与之前相同，标识为 STUN 消息。
• ​Transaction ID​: 唯一标识请求和响应的关联，确保消息匹配。
• ​Mapped Address​: 在响应中包含对端的公共 IP 地址和端口，表明路径可用。

总结

STUN 在客户端和服务器之间通过 Binding Request 和 Binding Response 消息进行通信，以帮助客户端获取其公共 IP 地址和端口。连接检查的过程中，STUN 请求和响应在端对端之间进行交换，以验证不同路径的可达性。这些信息对于 NAT 穿越和路径选择至关重要，特别是在 WebRTC 和其他实时通信协议中。