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一种基于SYN注入式的TCP打洞技术—SYNI 编译：HyoSoft 原文：SYNI – TCP Hole Punching Based on SYN Injection 作者：Sebastian Holzapfel, Matth¨aus Wander, Arno Wacker, Torben Weis/University of Duisburg-Essen, Distributed Systems Group/Bismarckstra?e 90, 47057 Duisburg, Germany 前言： 互联网IP地址的短缺，IPv4过渡至IPv6进度缓慢，导致目前大多数仍然是通过NAT（网络地址转换）路由器上网。通常位于NAT路由器之后的上网设备无法从外网连接，然而，有很多网上应用需要接受外来连接，例如基于点对点技术的IP电话服务。有一些特别的技术可以绕过这种限制，叫做“NAT穿越”，而“打洞”则是NAT穿越的其中一种形式。本文分析对比一些已有的TCP打洞技术原理，和提出一种新的TCP打洞方案，通过从内网向本地路由器注入一个SYN包以达到打洞的目的。一个基于TCP打洞的远程办公软件已成功开发出来：Rdesk远程办公通道。1.0版本使用了本文中介绍的较为简单的TCP打洞方法，但亦能适用于大多数家用NAT路由器。该软件支持使用微软远程桌面进行远程办公，您可从www.HyoS下载使用。文本的目的除了介绍打洞的新方法，亦让读者对TCP打洞原理能有透彻的理解，可以在实践中实施自己的思路和方法。本文假设读者已熟悉Socket编程，对三次握手建立连接的过程有一定的了解，如果之前已了解过UDP打洞的基本原理，则更有助于理解本文的内容。 介绍 网络地址转换(NetWork Address Translation，NAT)是解决互联网IP短缺的一种有效方案。目前世界上超过70%的上网电脑都是位于NAT路由器之后。如果互联网能够普及使用IPv6，那当然有充足的IP地址提供给世界上几乎每一台上网终端，但目前来看遥遥无期，NAT在相当长时间内仍将是访问互联网的主要方式。 使用NAT路由器，多台电脑能够共享一个公网IP访问互联网，路由器后面的电脑只配置为私网IP。普通的路由不会对IP报文进行修改，只会根据路由表直接转发。而NAT路由器则把来自私网的数据包源IP地址/端口转换成公网IP地址/端口，发送至互联网，同时将来自互联网的相应的数据包的目的IP地址/端口转换为私网目的地址在内网发送，内网主机能透明地访问互联网。路由器的公网IP相对外网是可见的，但不能从外网直接访问位于路由器之后的内网主机。因此导致了一个问题，一些服务例如IP电话等，需要接受由外网发起的连接，但被路由器阻隔，不能正常工作。因此，一种叫做“NAT穿越”的技术方案被提了出来。 在路由器设置端口映射(Mapping)是NAT穿越有效办法，有一种NAT穿越技术叫UPnP，一般NAT路由器都内置了此功能，它能实现内网主机向路由器主动请求端口映射，其使用简单，但由于一些原因，几乎所有路由器出厂设置都是禁用UPnP的。在一些场合，使用者无法自行启用UPnP，则打洞技术就非常必要了。打洞过程只需由内网主机向目的外网主机发送一个数据包，NAT路由器就会建立一条映射，允许目的外网主机反向进入和连接相应的内网主机。由于UDP协议的无连接性，UDP打洞比TCP打洞更容易实现。然而，很多应用要求可靠数据传输，而UDP为不可靠传输协议。尽管一种叫RUDP的协议能够提供基于UDP的可靠通讯，但大多数场合，使用成熟的TCP通讯方式无疑是更好的选择。 我们的目标在于实现一种高成功率的基于TCP的打洞机制。为达目的，我们分析了各种路由器的特性，尽量让TCP打洞具有通用性。同时这种方法在实践中证明是非常壮健的，例如无需苛刻的时序约束等，否则在编程中难以实现。 在本文中我们介绍了一种新的NAT穿越技术： SYN注入式TCP打洞。我们简称为SYNI（SYN Inject）。该技术能使一个位于内网主机对位于另一个内网的主机实现TCP连接，基本原理是：从一个内网的主机向另外一个内网的路由器发送一个SYN包(TCP连接请求包)，另一个内网主机也进行同样的操作。但这两个SYN包是不能到达对方内网的，因为双方都有NAT路由器阻隔。 系统模型 我们定义了一个固定系统模型，这个模型将会适用于下文中所有穿越方式。我们总假设通讯双方主机(Host)都是通过NAT路由器(Router)上网，可能是位于一个甚至多级NAT路由器之后。而且总假设这些主机已知道对方主机的路由器公网IP及发送数据包所分配的端口(Endpoint)。大多数NAT路由器（除Symmetric NAT），当内网主机在本机绑定某个TCP端口向外连接，路由器转换数据包