什么是NAT
或许你在前一段时间听闻IPv4地址枯竭的新闻，IPv4地址只有32位长，理论最多42.9亿条。大概在94年时候，提出了IP网络地址转换NAT 的RFC规范，作为一个临时方案来解决IPv4地址枯竭的问题。
这个方案就是要把IP地址重用。在边缘网络引入NAT设备，由它来负责维护本地服务IP和端口的映射到公网IP和端口。NAT内部的本地IP地址空间可以被许多不同的子网络重用，从而解决地址耗尽的问题。
可是，后面临时方案很快成为了最终方案，NAT成为了互联网基础设施的组成部分。它不仅用来解决IP地址枯竭的问题，你会发现路由器、防火墙、代理设备都具备NAT功能。
NAT类型
关于NAT被人们研究总结过，大体两种：锥型和对称型。而锥型又可分细分为三种。
所以归纳起来，总共四种类型：完全锥型、IP限制锥型、端口限制锥型 和 对称型。
- 完全锥型
当内网host与外网机器通讯，就会在NAT上打洞，这个过程就是指在NAT建立内外网映射表，这个表上记录内外网IP端口映射关系。外网机器与P地址p端口的通讯，都会在NAT上转发到对应的内网地址与端口，从而实现和内网host机器通讯。
- IP限制型
IP限制锥型更加严格，在完全锥形基础上，只允许Host访问过的IP通过打洞。（映射表多记录了被访问外网的IP地址）如图，A和C等其他外网主机想通过B机的打洞IP端口，也是无法和Host通讯。
- 端口限制锥型
4.对称型
对称型，是最严格的NAT类型，他一样有IP和端口限制（这点和端口限制锥型一致）。它最大不同在于，每次连接都会在NAT上新开IP地址或者新开IP地址和端口与外网通讯。也就是说每一次NAT的打洞都不相同。基本上对称型NAT是无法穿越的。
NAT类型检测
下图是在STUN（Session Traversal Utilities for NAT 翻译过来会话穿越NAT实现，可以理解为NAT穿越的算法协议。）中，对于NAT类型检测的流程图。当走到红色结束时：表明穿越失败，无法UDP通讯。当走到绿色（公网地址）或黄色时（锥型NAT）才可能进行通讯。
整个流程大体上发起了5次检测 test1
- 主机向服务器IP端口发请求，服务器通过同样IP端口返回，收到返回？yes：next。no：udp不通。
- 是否为同一个地址？yes：没有NAT=>走test2。 no：在NAT后=>走test3。
test2
- 判断返回的主机外网IP地址是否与主机自身IP地址是否一样? yes：是公网地址；no：存在对称型防火墙。
test3
- 在 NAT背后，主机向服务器发请求，服务器通过另一个网卡IP和不同端口返回，是否收到。 yes：完全锥型；no：限制锥形=>test4。
test4
- 主机向另一台服务器发请求，对比服务器1和2的上获取的本机映射的公网IP端口是否一致？ yes：非对称型（至少IP不限制）；no：对称型=>test5。
test5
- 主机向test4的服务器再发一次请求，该服务器用相同IP但不同的端口返回？ yes：IP限制锥型；no：端口限制锥型
以上关于NAT，及其打洞和穿越原理的介绍。实际穿越比这个更多细节且更加复杂，有相应的RFC规范RFC5389。虽然过程是复杂的，但是整过程耗时还是相当快的。
