[發明專利]一種通過UPnP改善STUN-P2P穿透率與穩定性的方法

有效

• 申請號: 201210011530.7
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN102571797A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 何建億
• 申請（專利權）人: 何建億
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/12
• 代理公司: 鎮江京科專利商標代理有限公司 32107
• 代理人: 夏哲華

技術領域

???本發明屬于網絡多媒體技術領域。

背景技術

????建立P2P（對等網絡）連接的基礎就是在NAT（網絡地址轉換）中建立節點的內外部地址（或者稱之為端口映射），從而使節點可以接收來自NAT之外發起的連接。目前主流的兩種P2P?NAT端口映射建立標準為：1、UpnP（通用即插即用）協議；?2、STUN（NAT?的UDP簡單穿越）協議。?UPnP協議具有實現簡單的優點，接入到NAT后面的網絡節點通過UPnP協議所提供的SOAP接口可以在NAT上建立指定的端口映射，并獲得該映射的外部地址與端口；因為此時建立端口映射的過程是通過局域網的內部網絡通訊實現的，所以建立速度快并且穩定；但其缺點是：不是所有的路由器都支持UPnP功能，適用范圍有限。STUN協議是一種基于互聯網的P2P?NAT端口映射技術，在NAT后面的節點通過發送STUN數據包給運行在NAT外部的STUN服務器，然后STUN服務器通過反射技術測試該節點封包在NAT上所分配的外部地址與端口，如果這些反射封包能夠順利從NAT外部轉發到內部的節點，則STUN協議就會成功地在NAT上建立了一個外部到內部的地址與端口映射。STUN協議不依賴于NAT的內部具體實現，從而理論上可以在任何NAT上建立正確的內外部端口映射，但是在實際的運行環境中，NAT會非常嚴格，比如根本不允許外部的連接被轉發進內部，并且所建立的NAT端口映射有非常短的生命周期，所以需要節點的STUN客戶端與STUN服務器之間持續地發送消息，并不斷更新端口映射，所以STUN協議具有較長端口映射的建立時間與連接不穩定等缺點。

P2P技術廣泛應用于基于互聯網的網絡應用系統中，如遠程文件管理系統（從辦公室的PC連接家中的網絡存儲設備），網絡攝像頭的實時視頻監控與錄像文件下載與遠程回放系統等。在實際的網絡通信中，Peer節點（對等節點）往往是一個私有網絡中的節點，位于防火墻之后。這樣，Peer與Peer之間直接通信需要解決的一個關鍵問題是穿越防火墻和NAT。由于防火墻會對IP進行過濾，限制了墻內外的連接，而NAT技術雖然可以使得內部網絡地址映射到外部網絡地址，但要求內部網絡首先發起對外連接，否則外部網絡設備無法達到內部網絡。穿越防火墻和NAT的主流策略與標準協議是STUN，在防火墻和NAT之后的節點通過STUN服務器，分別建立節點的內部與外部IP地址的映射表，并通過其他的帶外協議(如XMPP,?SIP)等，相互交換節點的外部地址，從而建立兩個節點間的P2P連接。但是這個P2P建立連接的前提是節點所在的NAT或者防火墻允許建立穩定的、可穿透的外部地址到內部地址的端口映射，當這個條件不滿足時，兩個節點就必須由NAT外的轉發節點進行數據轉發。基于STUN協議實現的P2P網絡攝像頭監控系統中，根據實際的測試結果發現如下現象與數據：

1、有超過20%以上的NAT或者防火墻不能建立節點的內外部地址映射，即不能建立播放端到網絡攝像機端的P2P數據鏈接。

2、目前新出廠的家用路由器都缺省支持并打開UPnP?端口映射功能，此功能可以使家用網絡中的網絡設備通過UPnP功能在NAT上快速地建立穩定的內外部地址端口映射。

發明內容

????本發明的目的是為解決上述現有技術存在的問題，提供一種通過UPnP改善STUN協議P2P穿透率與穩定性的方法，使STUN協議端口映射的建立時間快速且連接穩定。?

為實現上述目的，本發明的技術方案是采用如下步驟：

第1步：通過節點UPnP?端口映射客戶端，向NAT?發起端口映射請求；

第2步：如果端口映射請求成功，反饋UPnP在NAT上成功建立端口映射給節點；如果不能取得反饋數據則轉入第4步，連接STUN服務器取得端口；

第3步：將已建立的端口映射傳給STUN客戶端，與STUN服務器建立心跳消息連接；

第4步：如不能得到第2步中的反饋數據，則啟動STUN客戶端與STUN服務器連接，取得端口；

第5步：節點從STUN客戶端處獲取NAT的外部端口；

第6步：通過XMPP或SIP協議，與它的對等節點交換其在NAT上建立的外部地址與端口。

與現有技術相比，本發明以一種通過集成UPnP客戶端與STUN協議客戶端的方式，保障節點在NAT上建立P2P端口映射時，擁有UPnP的高效性以及STUN的穿透性，使得P2P連接成功率提高而且更快速更穩定，提高了網絡設備與用戶之間連接的穩定性，從而也提高了節點的“零設置”或者“即插即用”設備的使用實用性。

附圖說明