p2p技术，python，udp实现打洞原理笔记-CFANZ编程社区

peer-to-peer简称P2P，即点对点技术。又称对等互联网络技术，是一种网络新技术，简单的说，P2P直接将计算机直接联系起来，在两台都是公网ip下的计算机可以轻松实现两台电脑的连接，但是运营商现在基本给的都是非公网ip，而且进入家庭中也会由路由器再次进行NAT，这样两台电脑将无法直接连接，如果传输信息，通常都是两台电脑向具有公网ip的服务器发送信息，再由服务器转发给对方，这样传输速度势必会大打折扣，采用p2p技术可将两台在NAT后的电脑直接连接，达到点对点传输。

p2p打洞的原理（采用udp）：

两台在NAT之后的电脑无法直接建立连接，因此可以让两台电脑向向一个有公网ip的服务器发送请求，服务器会记录两个发送方的源地址，并将对方的源地址分别发送给发送方，这样两个发送方都拥有了对方的的地址，然后发送方可直接向对方的源地址发送信息，这样达到了点对点连接的效果。笔记记录了最基础的实现原理，目前只在NAT1，NAT2上可以测试成功，NAT3,NAT4理论上好像不行就没在测试。。。连个互相连接的源ip地址都是发送方最外层网关的ip，对于怎么从最外部网关连接到内部电脑的传输原理，在这里就不赘述了，就是记录下实现过程，有不对的地方望批评指正。

采用网络调试助手实现（3个不同的网络中）：

1、建立一个公共服务器，主要作用为服务器在接收到2个请求之后分别将对方源地址发送给发送方。

2、第一台电脑网络调试助手，向服务器发送任意信息。

如上图两台电脑分别向ip后三位位为246的服务器发送请求，服务器将对方的源地址返回，之后将调试助手远程主机ip修改为刚才接收到的地址，这样udp打洞就实现了，两台电脑可以愉快的与对方直接连接，发送信息，达到点对点传输的目的。采用网络调试助手进行打洞的连接有时候不成功，需要多试几次，且受到对方地址后要快速发送，不然就通不了了，这个应该和运营商设定的资源释放时间有关。

用python实现的代码如下：

server

import logging
import socket

logger = logging.getLogger()
addresses = []

def addr_to_msg(addr):
    return '{}:{}'.format(addr[0], str(addr[1])).encode('utf-8')

def main(host='0.0.0.0', port=9999):
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, # Internet
                         socket.SOCK_DGRAM) # UDP
    sock.bind((host, port))
    while True:
        data, addr = sock.recvfrom(1024) # buffer size is 1024 bytes
        logger.info("connection from: %s", addr)
        addresses.append(addr)
        if len(addresses) >= 2:
            logger.info("server - send client info to: %s", addresses[0])
            sock.sendto(addr_to_msg(addresses[1]), addresses[0])
            logger.info("server - send client info to: %s", addresses[1])
            sock.sendto(addr_to_msg(addresses[0]), addresses[1])
            addresses.pop(1)
            addresses.pop(0)


if __name__ == '__main__':
    logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(message)s')
    main()

client

import logging
import socket
import threading

logger = logging.getLogger()


def msg_to_addr(data):
    ip, port = data.decode('utf-8').strip().split(':')
    return (ip, int(port))


def send_to(sock,addr):
    while 1:
        a=input(f"\r向{addr}发送：").encode()
        sock.sendto(a, addr)

def to_recv(sock):
    while 1:
        data, addr1 = sock.recvfrom(1024)
        print('\r 接收信息: 地址：{} 内容：{}'.format(addr1, data))


def main(host='39.104.133.246', port=9999):
    sock = socket.socket(socket.AF_INET,  # Internet
                         socket.SOCK_DGRAM)  # UDP
    sock.sendto(b'0', (host, port))
    print(f"向服务器{host}发送")

    while True:
        print("开始等待接收1")
        data, addr = sock.recvfrom(1024)
        print('1、接收: 地址：{} 内容：{}'.format(addr, data))
        addr = msg_to_addr(data)
        print(f"2、获取新地址{addr}地址并开始发送")
        sock.sendto(b'0', addr)
        break

    t2 = threading.Thread(target=to_recv, args=(sock,))
    t2.start()
    t1 = threading.Thread(target=send_to, args=(sock, addr,))
    t1.start()


if __name__ == '__main__':
    logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(message)s')
    main()