NAT及NAT打洞技术一、什么是NAT？为什么要使用NAT？NAT是将私有地址转换为合法IP地址的技术，通俗的讲就是将内网与内网通信时怎么将内网私有IP地址转换为可在网络中传播的合法IP地址。
NAT的出现完美地解决了lP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。
二、NAT的分类STUN标准中，根据内部终端的地址(LocalIP:LocalPort)到NAT出口的公网地址(PublicIP:PublicPort)的影射方式，把NAT分为四种类型：1、Full Cone NAT: 内网主机建立一个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)。
此外，任何外部主机只要知道这个(PublicIP:PublicPort)就可以发送数据给(PublicIP:PublicPort)，内网的主机就能收到这个数据包。
2、Restricted Cone NAT: 内网主机建立一个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)。
此外，如果任何外部主机想要发送数据给这个内网主机，只要知道这个(PublicIP:PublicPort)并且内网主机之前用这个socket曾向这个外部主机IP发送过数据。
只要满足这两个条件，这个外部主机就可以用自己的(IP,任何端口)发送数据给(PublicIP:PublicPort)，内网的主机就能收到这个数据包。
3、Port Restricted Cone NAT: 内网主机建立一个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)。
此外，如果任何外部主机想要发送数据给这个内网主机，只要知道这个(PublicIP:PublicPort)并且内网主机之前用这个socket曾向这个外部主机(IP,Port)发送过数据。
只要满足这两个条件，这个外部主机就可以用自己的(IP,Port)发送数据给(PublicIP:PublicPort)，内网的主机就能收到这个数据包。
4、Symmetric NAT: 内网主机建立一个socket(LocalIP,LocalPort),当用这个socket第一次发数据给外部主机1时,NAT为其映射一个(PublicIP-1,Port-1),以后内网主机发送给外部主机1的所有数据都是用这个(PublicIP-1,Port-1)，如果内网主机同时用这个socket给外部主机2发送数据，NAT会为其分配一个(PublicIP-2,Port-2), 以后内网主机发送给外部主机2的所有数据都是用这个(PublicIP-2,Port-2).如果NAT有多于一个公网IP，则PublicIP-1和PublicIP-2可能不同，如果NAT只有一个公网IP,则Port-1和Port-2肯定不同，也就是说一定不能是PublicIP-1等于PublicIP-2且Port-1等于Port-2。
此外，如果任何外部主机想要发送数据给这个内网主机，那么它首先应该收到内网主机发给他的数据，然后才能往回发送，否则即使他知道内网主机的一个(PublicIP,Port)也不能发送数据给内网主机，这种NAT无法实现P2P通信，但是如果另一方是Full Cone NAT，还是可以实现穿透的，下面我会详细分析各种类型NAT穿透的情况。
NAT 功能通常被集成到路由器、防火墙、ISDN路由器或者单独的NAT设备中。
所以我们大家很少会知道NAT，上面NAT类型的概念描述是比较通俗的，但为了更便于理解，我再举例阐述一下NAT的原理。
现有通信的双方A和B，当A和B都是在公网的时候，通信是不用NAT的。
假设A在内网，内网IP 是192.168.1.3，端口号是5000，A经过NAT后的IP是221.221.221.100，端口号是8000，B的IP是202.105.124.100，端口是8500。
如果B要去主动连接A，即使B知道A经过NAT后的IP和端口也是无法连接成功的，因为A没有向B(202.105.124.100:8500)发送过数据，所以B的数据包会被A的NAT丢弃，于是连接失败。
但是A如果去主动连接B，由于B是在公网，所以会连接成功，通信也就会建立。
这也就是反弹连接木马“反弹”二字的精髓。
当客户端A和B都是处在内网的时候，双方由于都不知道对方的公网IP和端口，就会无从下手，所以要在客户端A和B之间架设一台服务器S来为它们牵线，而且S是处在公网，以保证A和B都能连接到S。
客户端A和B登录时都首先连接S，S就会知道A和B经过NAT后的IP和端口，当A想要连接B时，就像S发出请求，S会把B经过NAT后的IP和端口告诉A，同时S向B发送A经过NAT后的IP和端口，并要求B发送数据给A，B发送数据到达A时会被A的NAT抛弃，但是B的NAT会有B发送数据到A的记录，这是A再向B发送数据时就会被B的NAT放行，因为B曾经向A的外网IP和端口发送过数据。
可能有点乱，下面以故事的形式叙述一下这个情景。
人物：A（男）NAT_A(A家接线员) B（女）NAT_B （B家接线员）S场景介绍：A想认识B，但是不知道B的电话，S跟A、B都是朋友，并且知道A和B的电话。
接线员的职责：对往外转接的电话不做询问，对往内转接的电话则要过滤以免有骚扰电话。
过滤规则：在一定时间内没有拨打过的号码就过滤。
首先A给S打电话：A说：我想认识你朋友B，你把她电话给我呗。
S说：行，她的电话是PublicIP_B，我让她先给你打个电话，要不她家接线员不帮你转接。
A说：好。
S跟B打电话：S说：我有一个朋友A，人挺好的，他想认识你，你给他打个电话，他的电话号码是PublicIP_A。
B说：行，打完告诉你。
S说：好的。
B打电话到A家，B家接线员NET_B看到女主人想往PublicIP_A打电话就转接到A家了，同时把号码PublicIP_A记录下来，A家接线员NAT_A一看号码是个近期没打过的号，就给挂断了。
B给S打电话：B说：我打完电话了S说：好，等着吧，一会他就给你打进来了。
S给A打电话：S说：他给你打完电话了，你快点给她打。
A打电话到B家，A家接线员NET_A看到男主人想往PublicIP_B打电话就转接到B家了，B家接线员NET_B 看到是刚刚拨过的PublicIP_A号码打过来的，就转接给B了，A和B的电话也就打通了。
A和B通话：A说：电话终于打通了，想认识你挺困难的。
B说：是啊。
以上虽然和实际不太一样，但穿透的整体过程基本就是这样。
A往B发送数据的唯一阻碍就是NET_B，所以想要成功发送数据，必须把NET_B穿一个洞，A是无法完成这项工作的，所以就得让B 完成这个打洞操作，也就是让B往A发送数据，这样NET_B就会误以为A发送的数据是上次会话的一部分从而不予阻拦。
但是，由于NAT的类型没有一个统一的标准，所以NAT穿透使用的技术有很多种，穿透的成功率也不一样。
还有些NAT类型的内网之间几乎无法穿透。
下面我们用实例详细分析一下各种NAT类型穿透的可行性。
A机器在私网（192.168.0.3）A侧NAT服务器（221.221.221.100）B机器在另一个私网（192.168.0.5）B侧NAT服务器（210.30.224.70）C机器在公网（210.202.14.36）作为A和B之间的中介A机器连接C机器，假使是A（192.168.0.3:5000）-> A侧NAT（转换后221.221.221.100:8000）-> C （210.202.14.36:2000）B机器也连接C机器，假使是B（192.168.0.5:5000）-> B侧NAT（转换后210.30.224.70:8000）-> C （210.202.14.36:2000）A机器连接过C机器后，A向C报告了自己的内部地址（192.168.0.3:5000），此时C不仅知道了A 的外部地址（C通过自己看到的221.221.221.100:8000）也知道了A的内部地址。
同理C也知道了B的外部地址（210.30.224.70:8000）和内部地址（192.168.0.5:5000）。
之后，C作为中介，把A的两个地址告诉了B，同时也把B的两个地址告诉了A。
假设A先知道了B的两个地址，则A从192.168.0.3:5000处同时向B的两个地址192.168.0.5:5000和210.30.224.70:8000发包，由于A和B在两个不同的NAT后面，故从A（192.168.0.3:5000）到B （192.168.0.5:5000）的包肯定不通，现在看A（192.168.0.3:5000）到B（210.30.224.70:8000）的包，分如下两种情况：1、B侧NAT属于Full Cone NAT则无论A侧NAT属于Cone NAT还是Symmetric NAT，包都能顺利到达B。
如果程序设计得好，使得B主动到A的包也能借用A主动发起建立的通道的话，则即使A侧NAT属于Symmetric NAT，B发出的包也能顺利到达A。
结论1：只要单侧NAT属于Full Cone NAT，即可实现双向通信。
2、B侧NAT属于Restricted Cone或Port Restricted Cone则包不能到达B。
再细分两种情况（1）、A侧NAT属于Restricted Cone或Port Restricted Cone虽然先前那个初始包不曾到达B，但该发包过程已经在A侧NAT上留下了足够的记录：A （192.168.0.3:5000）->（221.221.221.100:8000）->B（210.30.224.70:8000）。
如果在这个记录没有超时之前，B也重复和A一样的动作，即向A（221.221.221.100:8000）发包，虽然A侧NAT属于Restricted Cone 或Port Restricted Cone，但先前A侧NAT已经认为A已经向B（210.30.224.70:8000）发过包，故B向A （221.221.221.100:8000）发包能够顺利到达A。