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基于混合式P2P网络UDP下NAT穿越方案的研究与设计

作　者: 段志鸣
导　师: 孙名松
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 对等网络用户数据报协议网络地址转换穿越
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 73次
引　用: 0次
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内容摘要

随着P2P网络技术的迅速发展,它给用户带来了巨大的便利和效益,P2P充分利用了网络资源,大大提高了带宽的利用率。NAT技术的广泛应用主要是为了解决公共IP地址不足的问题,却对P2P的深入应用造成障碍,基于P2P的NAT穿越问题已经成为当今的热点议题。本文方案根据混合式P2P网络中特殊结构的特点借鉴skype的成功经验,改进超级节点UDP下NAT穿越的设计,利用超级节记录用户信息帮助P2P应用实现非对称NAT的穿越,利用超级节点中继来解决P2P下对称NAT的穿越,最终实现P2P的正常通信。为了完成方案的设计与实现工作,本文主要包括以下内容:详细介绍了网络地址转换(NAT)的概念、NAT的功能、目前常用的NAT技术类型、具体NAT的工作原理以及NAT的工作流程;目前比较流行的P2P网络应用以及P2P技术的发展;深入分析了NAT技术的引入给P2P应用所带来的穿越问题。详细研究了NAT穿越的各种解决方案,并对各种方案做了性能、部署场合、可行性以及可扩展性的分析和总结;对混合式P2P网络结构进行了深入的研究和分析,介绍了超级节点的运作原理和实现过程;针对混合式P2P网络结构的特殊性,提出了对超级节点的功能进行扩展设计进行NAT穿越的方案,增加了STUN探测模块和TURN中继模块,以及建立用户信息记录的设计,对该设计方案的NAT穿越过程进行了详细的介绍和分析。针对超级节点方案进行了系统框架设计和具体模块设计,包括STUN类型检查模块、TURN中继模块的代码设计及流程图设计。对本文中提出的设计方案进行实验验证,并通过分析实验结果,证明该设计方案的正确及有效性。最后总结了本文提出方案的优势与不足,提出了进一步改进的研究内容。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题背景及研究的目的与意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 国外研究现状  11-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
    1.2.3 研究前景  14
  1.3 论文的主要工作  14-15
  1.4 论文的结构安排  15-16
第2章 P2P 下NAT 穿越的问题  16-26
  2.1 NAT 技术  16-20
    2.1.1 概述  16
    2.1.2 NAT 基本原理  16-18
    2.1.3 NAT 的类型  18-20
  2.2 P2P 技术  20-24
    2.2.1 P2P 定义  20-21
    2.2.2 P2P 网络结构  21-23
    2.2.3 P2P 网络特点  23-24
  2.3 NAT 对P2P 应用的影响  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章混合式P2P 网络UDP 下的NAT 穿越方案  26-37
  3.1 NAT 下穿越的一般解决方案  26-30
    3.1.1 ALG 方式  26
    3.1.2 MIDCOM 方式  26-27
    3.1.3 STUN 方式  27-28
    3.1.4 TURN 方式  28-30
    3.1.5 完全代理(Full Proxy) 方式  30
  3.2 混合式P2P 网络UDP 下NAT 穿越方案的设计  30-32
  3.3 NAT 穿越过程及方案的可行性论证  32-36
    3.3.1 NAT 穿越过程  32-33
    3.3.2 方案可行性论证  33-36
  3.4 本章小结  36-37
第4章穿越方案的设计  37-62
  4.1 STUN 穿越NAT 的设计  37-51
    4.1.1 STUN 协议分析  37-38
    4.1.2 STUN 消息  38-45
    4.1.3 设计STUNServer 与STUNClient 所需的数据结构  45-47
    4.1.4 服务器端的设计  47-50
    4.1.5 客户端的设计  50-51
  4.2 TURN 穿越NAT 的设计  51-61
    4.2.1 TURN 协议的分析  51
    4.2.2 TURN 协议消息  51-54
    4.2.3 服务器端的设计  54-59
    4.2.4 客户端的设计  59-61
  4.3 本章小结  61-62
第5章仿真实验  62-68
  5.1 实验环境  62-63
  5.2 测试过程  63-67
  5.3 实验结果分析  67
  5.4 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-73
攻读学位期间发表的学术论文  73-74
致谢  74

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