关于 TCP 打洞的一些问题，有尝试过的请教一下

[myqoo]

最近发现家里的垃圾宽带（华数网通）居然支持 TCP 打洞，并成功将内网的 HTTP 服务暴露到公网上。

原理很简单。先连接一个公网服务，获得该连接的公网 IP 和公网端口。然后开启一个 HTTP 服务，端口指定为之前连接的本地端口（端口重用）。然后用其他设备测试，例如手机 4G 访问 http://公网 IP:公网端口，成功显示出 HTTP 服务。（实现超简单，结尾附上 nodejs 演示）

目前遇到几个疑惑，不知是否为正常现象：

1.每个 http://公网 IP:公网端口 访问几次后就不能再访问了，需要重新打洞更换公网端口才可以。

并且每个连接时间不能太久，否则会被断开。我测试大文件下载，速度不错有 2MB/s （对于￥ 200/年的宽带也算满意了），但大约 10 分钟左右下了一个多 GB 就被断开了。

这是因为该公网 IP 有很多人在用，导致端口被其他人占用了吗？假如我同时发起成千上万的 TCP 连接，是不是也会把同个公网 IP 下其他人正在使用的端口给抢占呢。

2.当其他设备访问 http://公网 IP:公网端口 时，原先的 TCP 连接不再可用（演示中的心跳包无法收到）。

TCP 打洞成功后，原先的连接就不可用了？这意味着，本地任何一个 TCP 连接都可以被恶意者破坏（假如恶意者知道该连接的公网端口）。事实上我用服务器扫了下自己公网 IP 的所有端口，发现确实可以把本地开着的 TCP 连接都断开！！！感觉这是运营商配置的问题，不是正常现象吧，要不然安全性也太低了。

3.OSX 和 Windows 上支持端口重用，但 Linux 却不支持，报端口被占用的错。

我搜了下 nodejs 官网关于 net 模块的介绍 https://nodejs.org/api/net.html 其中提到 All net.Socket are set to SO_REUSEADDR (see socket(7) for details). 不明白为什么 Linux 系统不支持端口重用？

最后贴上 nodejs 的演示代码。我试了很多运营商都不行，但华数宽带可以实现（最好是直接在电脑上拨号，因为有些路由器也会影响打洞）：

const net = require('net')
const http = require('http')

function runHttpSvr(port) {
  http.createServer((req, res) => {
    const ip = req.connection.remoteAddress.replace('::ffff:', '')
    const addr = ip + ':' + req.connection.remotePort
    console.log('client:', addr)
    res.end('Hello: ' + addr + '\n')
  }).listen(port, _ => {
    console.log('server running...')
  })
}

const conn = net.createConnection(50000, '106.75.17.52', () => {
  const localPort = conn.localPort
  console.log('localPort:', localPort)

  let pong = 0

  conn.on('data', data => {
    if (data == 'PONG') {
      console.log('PONG:', pong++)
      setTimeout(ping, 1000)
      return
    }
    console.log('curl http://' + data)
    runHttpSvr(localPort)
  })
  conn.on('end', _ => {
    console.log('end')
  })
  conn.on('error', err => {
    console.log('error:', err)
  })
  conn.setEncoding('utf8')

  function ping() {
    conn.write('PING')
  }
  ping()
})

[des]

frp 了解下？

[KaneLin1217]

zerotier+自建 moon 了解一下？

[widewing]

@des @KaneLin1217 你俩知道楼主在说啥吗？

[wweir]

@widewing frp 的 xtcp 倒是和楼主说的是一个东西

[reus]

不就是 NAT 嘛……

[ClarkAbe]

github 有个东东叫“N2N”，简化的 tcp 打洞虚拟组网，不过近几年能成功完全 tcp 打洞完全看运气

[xieyudi2]

这也可以… NAT 都不带验证 remote IP:port 的吗…
我妈也用的是广电的网。连接超过一定时间会被释放掉…

[gam2046]

TCP 打洞....读了两遍原文，基本了解下来就是 NAT 内网穿透，实现方式与原理均一致。你的实现方式大致是这样的
Client -> Router -> Server
举例
C: 10.10.10.1:7890/TCP => R: 10.10.10.1:7890/TCP <--> 61.61.61.1:23456/TCP => S: 61.61.61.1 -> :80/TCP

你的问题 1：每个连接时间不能太久，会被断开

不正常。活跃的端口映射不应该被断开，也就是 R 这里面的映射关系即使在不活跃的状态，也应该保持一段时间（如 2 分钟）更何况你下载时，是处于活跃状态。

你的问题 2：假如我同时发起成千上万的 TCP 连接，是不是也会把同个公网 IP 下其他人正在使用的端口给抢占呢

原则上是本着先到先得，单 IP 上的端口数量有限的，但这类二级运营商大量的飞针走线，内网穿透。真出现这种情况，也许会给你换个出口 IP。不过.....正常情况下，出口路由记录的映射关系是<内网 IP:端口 /出口端口 /目标服务器>，也就是说出口路由上的端口是可以复用的。多个内网 IP 出口均使用同一个公网端口，大家的目标服务器不同，返回的数据也可以依据服务器 IP 来区分转发给内网的哪个 IP

你的问题 3：TCP 打洞成功后，原先的连接就不可用了

讲道理，在出口路上上，只要映射关系还存在，是可以双向通讯的。但这取决于你所处网络环境的 NAT 类型(这个结论是基于 UDP 得到的，TCP 我不确定)。

https://zh.wikipedia.org/wiki/UDP%E6%89%93%E6%B4%9E

你的问题 4：OSX 和 Windows 上支持端口重用，但 Linux 却不支持，报端口被占用的错

超出射程了，不太了解你指的端口复用是什么。

[myqoo]

@gam2046 多谢解答。端口复用是指 http 服务 listen 已存在连接的 conn.localPort （相当于两个 socket 用同个源端口），我在 linux 下用 iptables 倒是勉强实现了，但总觉得不优雅，而且需要 root 权限。

[fvckDaybyte2]

@widewing 第一段看了几遍都没看懂到底在说啥，访问的到底是谁的公网 IP，http 服务是开在哪里的，“连接一个公务服务”是用什么协议连接，又到底是什么服务，最好还是有个图吧……

[fvckDaybyte2]

看了好几遍终于懂了，很正常的 NAT traversal 现象，具体参考 RFC4787，概括来说就是，如果客户端 A 访问服务器 B 的 20000 端口，且数据经过一层 NAT，而 NAT 将此次访问映射到了端口 10000，则在一段时间内这个映射关系会被保留
此时 NAT 分为 3 个类型：
Endpoint-Independent Mapping：在这段时间内任何服务器发往 10000 端口的数据都将被转发给 B （最容易打洞的类型）
Address-Dependent Mapping:在这段时间内只有来自服务器 B 的数据会被转发给 B （一般家庭宽带常用的 NAT 类型）
Address and Port-Dependent Mapping:在这段时间内只有来自服务器 B 的 20000 端口的数据才会被转发（一般 4G 网络的 NAT 类型）

因此：

“2.当其他设备访问 http://公网 IP:公网端口 时，原先的 TCP 连接不再可用”
很明显你的宽带 NAT 不可能是第一种类型，因此会拒绝来自其他 IP 的数据包

1.每个 http://公网 IP:公网端口 访问几次后就不能再访问了，需要重新打洞更换公网端口才可以。
有可能是宽带 NAT 映射关系过期了，必须有 TCP 或者 UDP 的 keepalive 包来保持这个映射，也有可能是你手机 4G 的 NAT 映射关系过期了，因此每次发出来的包端口不一样，而你的宽带是第三种类型会拒绝不同端口的数据包。两边都是 NAT 会有许多种情况。

写一个小程序先验证一下 NAT mapping behavior 是哪种类型的，很快就能定位了

[CallMeReznov]

动态 NAT?

[wslzy007]

基于 tcp 进行打洞的内网穿透工具，见： https://github.com/lazy-luo/smarGate

[realpg]

NAT 的类型了解一下

[j4fun]

1、Linux 要 reuseport 需要端口都设置，所以你要先 bind 获取一个端口，再 reuseport，再 conn 你的 STUN 服务器。最后再 reuseport 你的 http server。
2、端口变化很正常，这个取决于运营商 /路由器。NAT 1 （就是你现在的 NAT 类型）类型的有部分用户会变化包括 UDP/TCP。你可以把代码拿给其他 NAT1 的朋友试试有的是不会变的，有的是会几小时变一次。

[myqoo]

@j4fun 试了下确实如此，给第一个连接指定 localPort 就没问题了。 感谢！

[feast]

你这种一般属于 NAT 网关极为特殊才会出现这种情况，首先很显然是 Restricted Cone NAT，不验证来访 IP 是否等于请求 IP，特殊的在于 TCP 是有状态的有一个三次握手，绝大多数网关都会有这样一个表用来储存这个特定 TCP 握手信息，只要有一点地址信息不符就会拒绝数据包，所以你这个网关很特殊，一般只有无状态的 UDP 的才能打洞

[feast]

你真要研究 NAT 打洞，可以看看目前大部分运营商的 CGN NAT PCP 端口控制协议，github.com/libpcp/pcp

[LBL584520]

@feast

/t/603512

有现成编译好的工具 /软件 来测试吗?
不是专业的，不会编译


有的话麻烦发一个，
我测试一下我这移动宽带

[feast]

@LBL584520 linux 下 autogen.sh && make 即可

[ofblyt]

推荐博客
http://www.cnblogs.com/pannengzhi/p/4800526.html
这上面的打洞可以说是很清楚了