《P2P技术详解》系列文章.pdfVIP

《P2P技术详解》系列⽂章 这是⼀篇介绍NAT技术要点的精华⽂章，来⾃华3通信官⽅资料库，⽂中对NAT技术原理的介绍很全⾯也 很权威，对⽹络应⽤的应⽤层开发⼈员⽽⾔有很⾼的参考价值。 《P2P技术详解》系列⽂章 ➊本⽂是《P2P理论详解》系列⽂章中的第2篇，总⽬录如下： 《》（本⽂） 《》 《》 ➋P2P相关的其它资源： 《》 《》 《》 另外，如果你觉得本⽂对⽹络通信的基础知识讲的不够系统话，可继续看看下⾯这些精华⽂章⼤餐。 ➊ ⽹络编程基础知识： 《 - 》 《 - 》 《 - 》 《 - 》 《》 《》 《》 《》 《》 ➋ 如果觉得上⾯的⽂章枯燥，则《⽹络编程懒⼈⼊门》系列可能是你的菜： 《》 《》 《》 《》 《》 ➌ 如果感到⾃已已经很⽜逼了，《不为⼈知的⽹络编程》应该是你菜： 《》 《》 《》 《》 《》 《》 《》 ➍ 如果看完上⾯的⽂章还是躁动不安，那看看《⾼性能⽹络编程系列》吧： 《》 《》 《》 《》 1. IPv4协议和NAT的由来 今天，⽆数快乐的互联⽹⽤户在尽情享受Internet带来的乐趣。他们浏览新闻，有哪些信誉好的足球投注网站资料，下载软件，⼴ 交新朋，分享信息，甚⾄于⾜不出户获取⼀切⽇⽤所需。企业利⽤互联⽹发布信息，传递资料和订单， 提供技术⽀持，完成⽇常办公。然⽽，Internet在给亿万⽤户带来便利的同时，⾃⾝却⾯临⼀个致命的问 题：构建这个⽆所不能的Internet的基础IPv4协议已经不能再提供新的⽹络地址了。 2011年2⽉3 ⽇中国农历新年， IANA对外宣布：IPv4地址空间最后5个地址块已经被分配给下属的5个地 区委员会。2011年4⽉15⽇，亚太区委员会APNIC对外宣布，除了个别保留地址外，本区域所有的IPv4地 址基本耗尽。⼀时之间，IPv4地址作为⼀种濒危资源⾝价陡增，各⼤⽹络公司出巨资收购剩余的空闲地 址。其实，IPv4地址不⾜问题已不是新问题，早在20年以前，IPv4地址即将耗尽的问题就已经摆在 Internet先驱们⾯前。这不禁让我们想去了解，是什么技术使这⼀危机延缓了尽20年。 要找到问题的答案，让我们先来简略回顾⼀下IPv4协议。 IPv4即⽹际⽹协议第4版——Internet Protocol Version 4的缩写。IPv4定义⼀个跨越异种⽹络互连的超级 ⽹，它为每个⽹际⽹的节点分配全球唯⼀IP地址。如果我们把Internet⽐作⼀个邮政系统，那么IP地址的 作⽤就等同于包含城市、街区、门牌编号在内的完整地址。IPv4使⽤32bits整数表达⼀个地址，地址最⼤ 范围就是232 约为43亿。以IP创始时期可被联⽹的设备来看，这样的⼀个空间已经很⼤，很难被短时间 ⽤完。然⽽，事实远远超出⼈们的设想，计算机⽹络在此后的⼏⼗年⾥迅速壮⼤，⽹络终端数量呈爆炸 性增长。 更为糟糕的是，为了路由和管理⽅便，43亿的地址空间被按照不同前缀长度划分为A,B,C,D类地址⽹络 和保留地址。其中，A类⽹络地址127段，每段包括主机地址约1678万个。B类⽹络地址16384段，每段包 括65536个主机地址。 图1 IPv4⽹络地址划分 IANA向超⼤型企业/组织分配A类⽹络地址，⼀次⼀段。向中型企业或教育机构分配B类⽹络地址，⼀次 ⼀段。这样⼀种分配策略使得IP地址浪费很严重，很多被分配出去的地址没有真实被利⽤，地址消耗很 快。以⾄于⼆⼗世纪90年代初，⽹络专家们意识到，这样⼤⼿⼤脚下去，IPv4地址很快就要耗光了。于 是，⼈们开始考虑IPv4的替代⽅案，同时采取⼀系列的措施来减缓IPv4地址的消耗。正是在这样⼀个背 景之下，本期的主⾓闪亮登场，它就是⽹络地址转换——NAT。 NAT是⼀项神奇的技术，说它神奇在于它的出现⼏乎使IPv4起死回⽣。在IPv4已经被认为⾏将结束历史 使命之后近20年时间⾥，⼈们⼏乎忘了IPv4的地址空间即将耗尽这样⼀个事实——在新技术⽇新⽉异的 时代，20年可算⼀段漫长的历史。更不⽤说，在NAT产⽣以后，⽹络终端的数量呈加速上升趋势，对IP 地址的需求剧烈增加。此⾜见NAT技术之成功，影响之深远。 说它神奇，更因为NAT给IP ⽹络模型带来了深远影响，其⾝影遍布⽹络每个⾓落。根据⼀份最近的研究 报告，70%的P2P⽤户位于NAT ⽹关以内。因为P2P主要运⾏在终端⽤户的个⼈电脑之上，这个数字意味 着⼤多数PC通过NAT ⽹关连接到Internet。如果加上2G和3G⽅式联⽹的智能⼿机等移动终端，在NAT ⽹ 关之后的⽤户远远超过这个⽐例。 然⽽当我们