原文地址: https://blog.csdn.net/lyztyycode/article/details/80865617

以前自己寫(xiě)的代碼都只是在本地進(jìn)行c/s通信，今天想寫(xiě)一個(gè)可以跨越外網(wǎng)的c/s通信，這里我就用udp實(shí)現(xiàn)一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的不同外網(wǎng)的通信。用到的技術(shù)就是nat穿透技術(shù)，這里最直接使用的就是udp打洞技術(shù)。文中如有表述不清楚，歡迎提問(wèn)。

如果你需要nat穿透技術(shù)的詳解點(diǎn)這里：nat穿透淺析

需要的設(shè)備：

一個(gè)已知的外網(wǎng)服務(wù)器S（ip+port），兩個(gè)位于不同外網(wǎng)的客戶端A， B

首先要知道udp打洞的流程：

1.A客戶端發(fā)消息給S，B客戶端發(fā)消息給服務(wù)器S。

2.S轉(zhuǎn)發(fā)A的ip+port（這里是A的外網(wǎng)ip+port，位于nat轉(zhuǎn)發(fā)器上）給客戶端B，S轉(zhuǎn)發(fā)B的ip+port給客戶端A。

這樣A，B都知道了對(duì)端的ip+port。

3.A發(fā)消息給B，這里，B會(huì)屏蔽掉這條消息，但是在A的nat映射上加上了一條映射，允許A接收來(lái)自B的消息。在A上打洞

B-->A。

4.B發(fā)消息給A，這里，由于流程3A能接收到這條消息，同時(shí)在B的nat映射上加了一條映射，允許B接收來(lái)自A的消息。在B上

打洞，A-->B。

5.到此，A，B打洞成功。

我在學(xué)習(xí)這塊知識(shí)的時(shí)候看網(wǎng)上的案例和解釋大多是相互轉(zhuǎn)發(fā)，而且表達(dá)不清楚，代碼實(shí)例拿來(lái)用也是問(wèn)題百出，解決不了實(shí)際問(wèn)題，所以自己也是嚴(yán)格要求自己，有問(wèn)題的代碼不敢貼出來(lái)。

下面是代碼，實(shí)現(xiàn)的是A回射B的消息。

服務(wù)器S的代碼：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>
#include <error.h>
//中間樞紐獲得A客戶端的外網(wǎng)ip和port發(fā)送給客戶端B，獲得客戶端B的外網(wǎng)ip和port發(fā)送給A
//B通過(guò)A打的洞發(fā)數(shù)據(jù)給A，這時(shí)候A拒收B的消息，因?yàn)锳的nat映射中沒(méi)有B的信息，但是這次通
//信卻在B的網(wǎng)管中添加了映射可以接受A的
//消息，同理A通過(guò)B打的洞發(fā)數(shù)據(jù)給B，這時(shí)候由于B可以接受A的消息，所以數(shù)據(jù)接收成功且在A
//的映射中加入了B的信息，從而A與B可以跨服務(wù)器通信。實(shí)現(xiàn)p2p
/* 由于已知的外網(wǎng)服務(wù)器S可能并沒(méi)有AB客戶端的映射關(guān)系，所以要先建立A與S 還有 B與S之間的映射，這樣才能進(jìn)行udp穿透。 */
 
#define ERR_EXIT(m)\
    do{\
        perror(m);\
        exit(1);\
    }while(0)
 
/* 用來(lái)記錄客戶端發(fā)送過(guò)來(lái)的外網(wǎng)ip+port */
typedef struct{
    struct in_addr ip;
    int port;
}clientInfo;
 
int main()
{
    /* 一個(gè)客戶端信息結(jié)構(gòu)體數(shù)組，分別存放兩個(gè)客戶端的外網(wǎng)ip+port */
    clientInfo info[2];
    /* 作為心跳包需要接收的一個(gè)字節(jié) */
    /* char ch; */ 
    char str[10] = {0};
 
    /* udp socket描述符 */
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sockfd == -1)
        ERR_EXIT("SOCKET");
 
    struct sockaddr_in serveraddr;
    memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));
    serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");
    serveraddr.sin_port = htons(8888);
    serveraddr.sin_family = AF_INET;    
 
    int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));
    if(ret == -1)
        ERR_EXIT("BIND");
 
    /* 服務(wù)器接收客戶端發(fā)來(lái)的消息并轉(zhuǎn)發(fā) */
    while(1)
    {
        bzero(info, sizeof(clientInfo)*2);
        /* 接收兩個(gè)心跳包并記錄其與此鏈接的ip+port */
        socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);
        /* recvfrom(sockfd, &ch, sizeof(ch), 0, (struct sockaddr *)&serveraddr, &addrlen); */
        recvfrom(sockfd, str, sizeof(str), 0, (struct sockaddr *)&serveraddr, &addrlen);
        memcpy(&info[0].ip, &serveraddr.sin_addr, sizeof(struct in_addr));
        info[0].port = serveraddr.sin_port;
 
        printf("A client IP:%s \tPort:%d creat link OK!\n", inet_ntoa(info[0].ip), ntohs(info[0].port));
 
        /* recvfrom(sockfd, &ch, sizeof(ch), 0, (struct sockaddr *)&serveraddr, &addrlen); */
        recvfrom(sockfd, str, sizeof(str), 0, (struct sockaddr *)&serveraddr, &addrlen);
        memcpy(&info[1].ip, &serveraddr.sin_addr, sizeof(struct in_addr));
        info[1].port = serveraddr.sin_port;
 
        printf("B client IP:%s \tPort:%d creat link OK!\n", inet_ntoa(info[1].ip), ntohs(info[1].port));
 
        /* 分別向兩個(gè)客戶端發(fā)送對(duì)方的外網(wǎng)ip+port */
        printf("start informations translation...\n");
        serveraddr.sin_addr = info[0].ip;
        serveraddr.sin_port = info[0].port;
        sendto(sockfd, &info[1], sizeof(clientInfo), 0, (struct sockaddr *)&serveraddr, addrlen);
 
        serveraddr.sin_addr = info[1].ip;
        serveraddr.sin_port = info[1].port;
        sendto(sockfd, &info[0], sizeof(clientInfo), 0, (struct sockaddr *)&serveraddr, addrlen);
        printf("send informations successful!\n");
    }
    return 0;
}

客戶端A的代碼：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>
 
/* 原理見(jiàn)服務(wù)器源程序 */
#define ERR_EXIT(m)\
    do{\
        perror(m); \
        exit(1);\
    }while(0)
 
typedef struct{
    struct in_addr ip;
    int port;
}clientInfo;
 
/* 用于udp打洞成功后兩個(gè)客戶端跨服務(wù)器通信 */
void echo_ser(int sockfd, struct sockaddr* addr, socklen_t *len)
{   
    printf("start recv B data...\n");
    char buf[1024];
    while(1)
    {
        bzero(buf, sizeof(buf));
        //接收B發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)
        recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf)-1, 0, addr, len);
        printf("%s \n", buf);
        //向B發(fā)送數(shù)據(jù)
        printf("send data to B ...\n");
        sendto(sockfd, buf, sizeof(buf)-1, 0, addr, sizeof(struct sockaddr_in));
        buf[strlen(buf)] = '\0';
        if(strcmp(buf, "exit") == 0)
            break;
    }
}
 
int main()
{
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sockfd == -1)
        ERR_EXIT("SOCKET");
    //向服務(wù)器發(fā)送心跳包的一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)
    char ch = 'a';
    clientInfo info;
    socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);
    bzero(&info, sizeof(info));
    struct sockaddr_in clientaddr;
    memset(&clientaddr, 0, sizeof(clientaddr));
    //實(shí)際情況下這里用一個(gè)已知的外網(wǎng)的服務(wù)器的端口號(hào)
    clientaddr.sin_port = htons(8888);
    //實(shí)際情況下這里用一個(gè)已知的外網(wǎng)的服務(wù)器的ip地址，這里保護(hù)我的云服務(wù)器ip所以沒(méi)有寫(xiě)出來(lái)，自己換一下ip地址。
    clientaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    clientaddr.sin_family = AF_INET;
 
    /* 向服務(wù)器S發(fā)送數(shù)據(jù)包 */
    sendto(sockfd, &ch, sizeof(ch), 0, (struct sockaddr *)&clientaddr, sizeof(struct sockaddr_in));
    /* 接收B的ip+port */
    printf("send success\n");
    recvfrom(sockfd, &info, sizeof(clientInfo), 0, (struct sockaddr *)&clientaddr, &addrlen);
    printf("IP: %s\tPort: %d\n", inet_ntoa(info.ip), ntohs(info.port));
 
    clientaddr.sin_addr = info.ip;
    clientaddr.sin_port = info.port;
    
    sendto(sockfd, &ch, sizeof(ch), 0, (struct sockaddr *)&clientaddr, sizeof(struct sockaddr_in));
    echo_ser(sockfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, &addrlen);
 
    close(sockfd);
    return 0;
}

客戶端B代碼：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>
 
/* 原理見(jiàn)服務(wù)器源程序 */
#define ERR_EXIT(m)\
    do{\
        perror(m); \
        exit(1);\
    }while(0)
 
typedef struct{
    struct in_addr ip;
    int port;
}clientInfo;
 
/* 用于udp打洞成功后兩個(gè)客戶端跨服務(wù)器通信 */
void echo_ser(int sockfd, struct sockaddr* addr, socklen_t *len)
{   
    char buf[1024];
    while(1)
    {
        bzero(buf, sizeof(buf));
        printf(">> ");
        fflush(stdout);
        fgets(buf, sizeof(buf)-1, stdin);
        //向A發(fā)送數(shù)據(jù)
        sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, addr, sizeof(struct sockaddr_in));
 
        //接收A發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)
        bzero(buf, sizeof(buf));
        printf("start recv A data...\n");
        recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf)-1, 0, addr, len);
        printf("%s \n", buf);
        buf[strlen(buf)] = '\0';
        if(strcmp(buf, "exit") == 0)
            break;
    }
}
 
int main()
{
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sockfd == -1)
        ERR_EXIT("SOCKET");
    //向服務(wù)器發(fā)送心跳包的一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)
    char ch = 'a';
    /* char str[] = "abcdefgh"; */
    clientInfo info;
    socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);
    bzero(&info, sizeof(info));
    struct sockaddr_in clientaddr, serveraddr;
    /* 客戶端自身的ip+port */
    /* memset(&clientaddr, 0, sizeof(clientaddr)); */
    /* clientaddr.sin_port = htons(8888); */
    /* clientaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); */   
    /* clientaddr.sin_family = AF_INET; */
 
    /* 服務(wù)器的信息 */
    memset(&clientaddr, 0, sizeof(clientaddr));
    //實(shí)際情況下為一個(gè)已知的外網(wǎng)的服務(wù)器port
    serveraddr.sin_port = htons(4399);
    //實(shí)際情況下為一個(gè)已知的外網(wǎng)的服務(wù)器ip,這里僅用本地ip填充，下面這行的ip自己換成已知的外網(wǎng)服務(wù)器的ip
    serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");   
    /* clientaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); */   
    serveraddr.sin_family = AF_INET;
 
    /* 向服務(wù)器S發(fā)送數(shù)據(jù)包 */
    sendto(sockfd, &ch, sizeof(ch), 0, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(struct sockaddr_in));
    /* sendto(sockfd, str, sizeof(str), 0, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(struct sockaddr_in)); */
    /* 接收B的ip+port */
    printf("send success\n");
    recvfrom(sockfd, &info, sizeof(clientInfo), 0, (struct sockaddr *)&serveraddr, &addrlen);
    printf("IP: %s\tPort: %d\n", inet_ntoa(info.ip), ntohs(info.port));
 
    serveraddr.sin_addr = info.ip;
    serveraddr.sin_port = info.port;
 
    sendto(sockfd, &ch, sizeof(ch), 0, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(struct sockaddr_in));
    echo_ser(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, &addrlen);
    close(sockfd);
    return 0;
}

以上代碼經(jīng)過(guò)本人調(diào)試測(cè)驗(yàn)過(guò)的，可以實(shí)現(xiàn)跨外網(wǎng)通信，沒(méi)有任何問(wèn)題。

在寫(xiě)這個(gè)項(xiàng)目的時(shí)候遇到的問(wèn)題：

1.起初，我本地的客戶端一直連不上服務(wù)器S，即使代碼我在本地測(cè)試成功的情況下，后來(lái)發(fā)現(xiàn)是因?yàn)槲以品?wù)器指定的監(jiān)聽(tīng)端口8888沒(méi)有開(kāi)，不接收外來(lái)的消息。把端口開(kāi)放，成功解決。

2.服務(wù)器S能接收AB的連接消息，也可以轉(zhuǎn)發(fā)AB的ip和port給對(duì)端，AB也能獲得對(duì)端的ip+port但是，當(dāng)B發(fā)消息給A的時(shí)候A阻塞在while（1）循環(huán)中的第一個(gè)recvfrom上，為什么呢？

原因是打洞過(guò)程我少了流程3、4，因?yàn)锽發(fā)送消息給A，A會(huì)屏蔽B的消息。此時(shí)A應(yīng)該也給B發(fā)送一條消息。

所以我在原來(lái)A、B的代碼

echo_ser(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, &addrlen);

前面都加了一句：

 sendto(sockfd, &ch, sizeof(ch), 0, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(struct sockaddr_in));

這樣無(wú)論A還是B先執(zhí)行這條語(yǔ)句都能打洞成功，如果你在這條語(yǔ)句前面加一句sleep（5）你就能感知到打洞的過(guò)程。

到此，問(wèn)題解決，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能，希望我的文章對(duì)你有幫助。如果有表述不清楚，歡迎提問(wèn)。