P2P 之 UDP穿透NAT的原理與實現(xiàn)（附源代碼）
原創(chuàng)：shootingstars
參考：http://midcom-p2p.sourceforge.net/draft-ford-midcom-p2p-01.txt
論壇上經(jīng)常有對P2P原理的討論，但是討論歸討論，很少有實質(zhì)的東西產(chǎn)生（源代碼）。呵呵，在這里我就用自己實現(xiàn)的一個源代碼來說明UDP穿越NAT的原理。
首先先介紹一些基本概念：
??? NAT(Network Address Translators)，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換：網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換是在IP地址日益缺乏的情況下產(chǎn)生的，它的主要目的就是為了能夠地址重用。NAT分為兩大類，基本的NAT和NAPT(Network Address/Port Translator)。
??? 最開始NAT是運行在路由器上的一個功能模塊。
???
??? 最先提出的是基本的NAT，它的產(chǎn)生基于如下事實：一個私有網(wǎng)絡(luò)（域）中的節(jié)點中只有很少的節(jié)點需要與外網(wǎng)連接（呵呵，這是在上世紀(jì)90年代中期提出的）。那么這個子網(wǎng)中其實只有少數(shù)的節(jié)點需要全球唯一的IP地址，其他的節(jié)點的IP地址應(yīng)該是可以重用的。
??? 因此，基本的NAT實現(xiàn)的功能很簡單，在子網(wǎng)內(nèi)使用一個保留的IP子網(wǎng)段，這些IP對外是不可見的。子網(wǎng)內(nèi)只有少數(shù)一些IP地址可以對應(yīng)到真正全球唯一的IP地址。如果這些節(jié)點需要訪問外部網(wǎng)絡(luò)，那么基本NAT就負責(zé)將這個節(jié)點的子網(wǎng)內(nèi)IP轉(zhuǎn)化為一個全球唯一的IP然后發(fā)送出去。(基本的NAT會改變IP包中的原IP地址，但是不會改變IP包中的端口)
??? 關(guān)于基本的NAT可以參看RFC 1631
???
??? 另外一種NAT叫做NAPT，從名稱上我們也可以看得出，NAPT不但會改變經(jīng)過這個NAT設(shè)備的IP數(shù)據(jù)報的IP地址，還會改變IP數(shù)據(jù)報的TCP/UDP端口。基本NAT的設(shè)備可能我們見的不多（呵呵，我沒有見到過），NAPT才是我們真正討論的主角。看下圖：
??????????????????????????????? Server S1????????????????????????
???????????????????????? 18.181.0.31:1235?????????????????????????
????????????????????????????????????? |
????????? ^? Session 1 (A-S1)? ^????? |?
????????? |? 18.181.0.31:1235? |????? |??
????????? v 155.99.25.11:62000 v????? |???
????????????????????????????????????? |
???????????????????????????????????? NAT
???????????????????????????????? 155.99.25.11
????????????????????????????????????? |
????????? ^? Session 1 (A-S1)? ^????? |?
????????? |? 18.181.0.31:1235? |????? |?
????????? v?? 10.0.0.1:1234??? v????? |?
????????????????????????????????????? |
?????????????????????????????????? Client A
??????????????????????????????? 10.0.0.1:1234
??? 有一個私有網(wǎng)絡(luò)10.*.*.*，Client A是其中的一臺計算機，這個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)（一個NAT設(shè)備）的外網(wǎng)IP是155.99.25.11(應(yīng)該還有一個內(nèi)網(wǎng)的IP地址，比如10.0.0.10)。如果Client A中的某個進程（這個進程創(chuàng)建了一個UDP Socket,這個Socket綁定1234端口）想訪問外網(wǎng)主機18.181.0.31的1235端口，那么當(dāng)數(shù)據(jù)包通過NAT時會發(fā)生什么事情呢？
??? 首先NAT會改變這個數(shù)據(jù)包的原IP地址，改為155.99.25.11。接著NAT會為這個傳輸創(chuàng)建一個Session（Session是一個抽象的概念，如果是TCP，也許Session是由一個SYN包開始，以一個FIN包結(jié)束。而UDP呢，以這個IP的這個端口的第一個UDP開始，結(jié)束呢，呵呵，也許是幾分鐘，也許是幾小時，這要看具體的實現(xiàn)了）并且給這個Session分配一個端口，比如62000，然后改變這個數(shù)據(jù)包的源端口為62000。所以本來是（10.0.0.1:1234->18.181.0.31:1235）的數(shù)據(jù)包到了互聯(lián)網(wǎng)上變?yōu)榱耍?55.99.25.11:62000->18.181.0.31:1235）。
??? 一旦NAT創(chuàng)建了一個Session后，NAT會記住62000端口對應(yīng)的是10.0.0.1的1234端口，以后從18.181.0.31發(fā)送到62000端口的數(shù)據(jù)會被NAT自動的轉(zhuǎn)發(fā)到10.0.0.1上。（注意：這里是說18.181.0.31發(fā)送到62000端口的數(shù)據(jù)會被轉(zhuǎn)發(fā)，其他的IP發(fā)送到這個端口的數(shù)據(jù)將被NAT拋棄）這樣Client A就與Server S1建立以了一個連接。
??? 呵呵，上面的基礎(chǔ)知識可能很多人都知道了，那么下面是關(guān)鍵的部分了。
??? 看看下面的情況：
??? Server S1???????????????????????????????????? Server S2
?18.181.0.31:1235????????????????????????????? 138.76.29.7:1235
??????? |???????????????????????????????????????????? |
??????? |???????????????????????????????????????????? |
??????? +----------------------+----------------------+
?????????????????????????????? |
?? ^? Session 1 (A-S1)? ^????? |????? ^? Session 2 (A-S2)? ^
?? |? 18.181.0.31:1235? |????? |????? |? 138.76.29.7:1235? |
?? v 155.99.25.11:62000 v????? |????? v 155.99.25.11:62000 v
?????????????????????????????? |
??????????????????????????? Cone NAT
????????????????????????? 155.99.25.11
?????????????????????????????? |
?? ^? Session 1 (A-S1)? ^????? |????? ^? Session 2 (A-S2)? ^
?? |? 18.181.0.31:1235? |????? |????? |? 138.76.29.7:1235? |
?? v?? 10.0.0.1:1234??? v????? |????? v?? 10.0.0.1:1234??? v
?????????????????????????????? |
??????????????????????????? Client A
???????????????????????? 10.0.0.1:1234
??? 接上面的例子，如果Client A的原來那個Socket(綁定了1234端口的那個UDP Socket)又接著向另外一個Server S2發(fā)送了一個UDP包，那么這個UDP包在通過NAT時會怎么樣呢？
??? 這時可能會有兩種情況發(fā)生，一種是NAT再次創(chuàng)建一個Session，并且再次為這個Session分配一個端口號（比如：62001）。另外一種是NAT再次創(chuàng)建一個Session，但是不會新分配一個端口號，而是用原來分配的端口號62000。前一種NAT叫做Symmetric NAT，后一種叫做Cone NAT。我們期望我們的NAT是第二種，呵呵，如果你的NAT剛好是第一種，那么很可能會有很多P2P軟件失靈。（可以慶幸的是，現(xiàn)在絕大多數(shù)的NAT屬于后者，即Cone NAT）
??
??? 好了，我們看到，通過NAT,子網(wǎng)內(nèi)的計算機向外連結(jié)是很容易的（NAT相當(dāng)于透明的，子網(wǎng)內(nèi)的和外網(wǎng)的計算機不用知道NAT的情況）。
??? 但是如果外部的計算機想訪問子網(wǎng)內(nèi)的計算機就比較困難了（而這正是P2P所需要的）。
??? 那么我們?nèi)绻霃耐獠堪l(fā)送一個數(shù)據(jù)報給內(nèi)網(wǎng)的計算機有什么辦法呢？首先，我們必須在內(nèi)網(wǎng)的NAT上打上一個“洞”（也就是前面我們說的在NAT上建立一個Session），這個洞不能由外部來打，只能由內(nèi)網(wǎng)內(nèi)的主機來打。而且這個洞是有方向的，比如從內(nèi)部某臺主機（比如：192.168.0.10）向外部的某個IP(比如：219.237.60.1)發(fā)送一個UDP包，那么就在這個內(nèi)網(wǎng)的NAT設(shè)備上打了一個方向為219.237.60.1的“洞”，（這就是稱為UDP Hole Punching的技術(shù)）以后219.237.60.1就可以通過這個洞與內(nèi)網(wǎng)的192.168.0.10聯(lián)系了。（但是其他的IP不能利用這個洞）。
呵呵，現(xiàn)在該輪到我們的正題P2P了。有了上面的理論，實現(xiàn)兩個內(nèi)網(wǎng)的主機通訊就差最后一步了：那就是雞生蛋還是蛋生雞的問題了，兩邊都無法主動發(fā)出連接請求，誰也不知道誰的公網(wǎng)地址，那我們?nèi)绾蝸泶蜻@個洞呢？我們需要一個中間人來聯(lián)系這兩個內(nèi)網(wǎng)主機。
??? 現(xiàn)在我們來看看一個P2P軟件的流程，以下圖為例：
?????????????????????? Server S （219.237.60.1）
????????????????????????? |
????????????????????????? |
?? +----------------------+----------------------+
?? |???????????????????????????????????????????? |
?NAT A (外網(wǎng)IP:202.187.45.3)???????????????? NAT B (外網(wǎng)IP:187.34.1.56)
?? |?? (內(nèi)網(wǎng)IP:192.168.0.1)????????????????????? | (內(nèi)網(wǎng)IP:192.168.0.1)
?? |???????????????????????????????????????????? |
Client A? (192.168.0.20:4000)???????????? Client B (192.168.0.10:40000)
??? 首先，Client A登錄服務(wù)器，NAT A為這次的Session分配了一個端口60000，那么Server S收到的Client A的地址是202.187.45.3:60000，這就是Client A的外網(wǎng)地址了。同樣，Client B登錄Server S，NAT B給此次Session分配的端口是40000，那么Server S收到的B的地址是187.34.1.56:40000。
??? 此時，Client A與Client B都可以與Server S通信了。如果Client A此時想直接發(fā)送信息給Client B，那么他可以從Server S那兒獲得B的公網(wǎng)地址187.34.1.56:40000，是不是Client A向這個地址發(fā)送信息Client B就能收到了呢？答案是不行，因為如果這樣發(fā)送信息，NAT B會將這個信息丟棄（因為這樣的信息是不請自來的，為了安全，大多數(shù)NAT都會執(zhí)行丟棄動作）。現(xiàn)在我們需要的是在NAT B上打一個方向為202.187.45.3（即Client A的外網(wǎng)地址）的洞，那么Client A發(fā)送到187.34.1.56:40000的信息,Client B就能收到了。這個打洞命令由誰來發(fā)呢，呵呵，當(dāng)然是Server S。
??? 總結(jié)一下這個過程：如果Client A想向Client B發(fā)送信息，那么Client A發(fā)送命令給Server S，請求Server S命令Client B向Client A方向打洞。呵呵，是不是很繞口，不過沒關(guān)系，想一想就很清楚了，何況還有源代碼呢（侯老師說過：在源代碼面前沒有秘密 8）），然后Client A就可以通過Client B的外網(wǎng)地址與Client B通信了。
???
??? 注意：以上過程只適合于Cone NAT的情況，如果是Symmetric NAT，那么當(dāng)Client B向Client A打洞的端口已經(jīng)重新分配了，Client B將無法知道這個端口（如果Symmetric NAT的端口是順序分配的，那么我們或許可以猜測這個端口號，可是由于可能導(dǎo)致失敗的因素太多，我們不推薦這種猜測端口的方法）。
???
??? 下面是一個模擬P2P聊天的過程的源代碼，過程很簡單，P2PServer運行在一個擁有公網(wǎng)IP的計算機上，P2PClient運行在兩個不同的NAT后（注意，如果兩個客戶端運行在一個NAT后，本程序很可能不能運行正常，這取決于你的NAT是否支持loopback translation，詳見http://midcom-p2p.sourceforge.net/draft-ford-midcom-p2p-01.txt，當(dāng)然，此問題可以通過雙方先嘗試連接對方的內(nèi)網(wǎng)IP來解決，但是這個代碼只是為了驗證原理，并沒有處理這些問題），后登錄的計算機可以獲得先登錄計算機的用戶名，后登錄的計算機通過send username message的格式來發(fā)送消息。如果發(fā)送成功，說明你已取得了直接與對方連接的成功。
??? 程序現(xiàn)在支持三個命令：send , getu , exit
???
??? send格式：send username message
??? 功能：發(fā)送信息給username
???
??? getu格式：getu
??? 功能：獲得當(dāng)前服務(wù)器用戶列表
???
??? exit格式：exit
??? 功能：注銷與服務(wù)器的連接（服務(wù)器不會自動監(jiān)測客戶是否吊線）
???????
??? 代碼很短，相信很容易懂，如果有什么問題，可以給我發(fā)郵件zhouhuis22@sina.com? 或者在CSDN上發(fā)送短消息。同時，歡迎轉(zhuǎn)發(fā)此文，但希望保留作者版權(quán)8-）。
???
??? 最后感謝CSDN網(wǎng)友 PiggyXP 和 Seilfer的測試幫助
P2PServer.c
/* P2P 程序服務(wù)端
?*
?* 文件名：P2PServer.c
?*
?* 日期：2004-5-21
?*
?* 作者：shootingstars(zhouhuis22@sina.com)
?*
?*/
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#include "windows.h"
#include "..\proto.h"
#include "..\Exception.h"
UserList ClientList;
void InitWinSock()
{
?WSADATA wsaData;
?if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
?{
??printf("Windows sockets 2.2 startup");
??throw Exception("");
?}
?else{
??printf("Using %s (Status: %s)\n",
???wsaData.szDescription, wsaData.szSystemStatus);
??printf("with API versions %d.%d to %d.%d\n\n",
???LOBYTE(wsaData.wVersion), HIBYTE(wsaData.wVersion),
???LOBYTE(wsaData.wHighVersion), HIBYTE(wsaData.wHighVersion));
??
?}
}
SOCKET mksock(int type)
{
?SOCKET sock = socket(AF_INET, type, 0);
?if (sock < 0)
?{
??????? printf("create socket error");
??throw Exception("");
?}
?return sock;
}
stUserListNode GetUser(char *username)
{
?for(UserList::iterator UserIterator=ClientList.begin();
??????UserIterator!=ClientList.end();
???????++UserIterator)
?{
??if( strcmp( ((*UserIterator)->userName), username) == 0 )
???return *(*UserIterator);
?}
?throw Exception("not find this user");
}
int main(int argc, char* argv[])
{
?try{
??InitWinSock();
??
??SOCKET PrimaryUDP;
??PrimaryUDP = mksock(SOCK_DGRAM);
??sockaddr_in local;
??local.sin_family=AF_INET;
??local.sin_port= htons(SERVER_PORT);
??local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
??int nResult=bind(PrimaryUDP,(sockaddr*)&local,sizeof(sockaddr));
??if(nResult==SOCKET_ERROR)
???throw Exception("bind error");
??sockaddr_in sender;
??stMessage recvbuf;
??memset(&recvbuf,0,sizeof(stMessage));
??// 開始主循環(huán).
??// 主循環(huán)負責(zé)下面幾件事情:
??// 一:讀取客戶端登陸和登出消息,記錄客戶列表
??// 二:轉(zhuǎn)發(fā)客戶p2p請求
??for(;;)
??{
???int dwSender = sizeof(sender);
???int ret = recvfrom(PrimaryUDP, (char *)&recvbuf, sizeof(stMessage), 0, (sockaddr *)&sender, &dwSender);
???if(ret <= 0)
???{
????printf("recv error");
????continue;
???}
???else
???{
????int messageType = recvbuf.iMessageType;
????switch(messageType){
????case LOGIN:
?????{
??????//? 將這個用戶的信息記錄到用戶列表中
??????printf("has a user login : %s\n", recvbuf.message.loginmember.userName);
??????stUserListNode *currentuser = new stUserListNode();
??????strcpy(currentuser->userName, recvbuf.message.loginmember.userName);
??????currentuser->ip = ntohl(sender.sin_addr.S_un.S_addr);
??????currentuser->port = ntohs(sender.sin_port);
??????
??????ClientList.push_back(currentuser);
??????// 發(fā)送已經(jīng)登陸的客戶信息
??????int nodecount = (int)ClientList.size();
??????sendto(PrimaryUDP, (const char*)&nodecount, sizeof(int), 0, (const sockaddr*)&sender, sizeof(sender));
??????for(UserList::iterator UserIterator=ClientList.begin();
????????UserIterator!=ClientList.end();
????????++UserIterator)
??????{
???????sendto(PrimaryUDP, (const char*)(*UserIterator), sizeof(stUserListNode), 0, (const sockaddr*)&sender, sizeof(sender));
??????}
??????break;
?????}
????case LOGOUT:
?????{
??????// 將此客戶信息刪除
??????printf("has a user logout : %s\n", recvbuf.message.logoutmember.userName);
??????UserList::iterator removeiterator = NULL;
??????for(UserList::iterator UserIterator=ClientList.begin();
???????UserIterator!=ClientList.end();
???????++UserIterator)
??????{
???????if( strcmp( ((*UserIterator)->userName), recvbuf.message.logoutmember.userName) == 0 )
???????{
????????removeiterator = UserIterator;
????????break;
???????}
??????}
??????if(removeiterator != NULL)
???????ClientList.remove(*removeiterator);
??????break;
?????}
????case P2PTRANS:
?????{
??????// 某個客戶希望服務(wù)端向另外一個客戶發(fā)送一個打洞消息
??????printf("%s wants to p2p %s\n",inet_ntoa(sender.sin_addr),recvbuf.message.translatemessage.userName);
??????stUserListNode node = GetUser(recvbuf.message.translatemessage.userName);
??????sockaddr_in remote;
??????remote.sin_family=AF_INET;
??????remote.sin_port= htons(node.port);
??????remote.sin_addr.s_addr = htonl(node.ip);
??????in_addr tmp;
??????tmp.S_un.S_addr = htonl(node.ip);
??????printf("the address is %s,and port is %d\n",inet_ntoa(tmp), node.port);
??????stP2PMessage transMessage;
??????transMessage.iMessageType = P2PSOMEONEWANTTOCALLYOU;
??????transMessage.iStringLen = ntohl(sender.sin_addr.S_un.S_addr);
??????transMessage.Port = ntohs(sender.sin_port);
???????????????????????
??????sendto(PrimaryUDP,(const char*)&transMessage, sizeof(transMessage), 0, (const sockaddr *)&remote, sizeof(remote));
??????break;
?????}
????
????case GETALLUSER:
?????{
??????int command = GETALLUSER;
??????sendto(PrimaryUDP, (const char*)&command, sizeof(int), 0, (const sockaddr*)&sender, sizeof(sender));
??????int nodecount = (int)ClientList.size();
??????sendto(PrimaryUDP, (const char*)&nodecount, sizeof(int), 0, (const sockaddr*)&sender, sizeof(sender));
??????for(UserList::iterator UserIterator=ClientList.begin();
????????UserIterator!=ClientList.end();
????????++UserIterator)
??????{
???????sendto(PrimaryUDP, (const char*)(*UserIterator), sizeof(stUserListNode), 0, (const sockaddr*)&sender, sizeof(sender));
??????}
??????break;
?????}
????}
???}
??}
?}
?catch(Exception &e)
?{
??printf(e.GetMessage());
??return 1;
?}
?return 0;
}
/* P2P 程序客戶端
?*
?* 文件名：P2PClient.c
?*
?* 日期：2004-5-21
?*
?* 作者：shootingstars(zhouhuis22@sina.com)
?*
?*/
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
#include "windows.h"
#include "..\proto.h"
#include "..\Exception.h"
#include <iostream>
using namespace std;
UserList ClientList;
?
#define COMMANDMAXC 256
#define MAXRETRY??? 5
SOCKET PrimaryUDP;
char UserName[10];
char ServerIP[20];
bool RecvedACK;
void InitWinSock()
{
?WSADATA wsaData;
?if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
?{
??printf("Windows sockets 2.2 startup");
??throw Exception("");
?}
?else{
??printf("Using %s (Status: %s)\n",
???wsaData.szDescription, wsaData.szSystemStatus);
??printf("with API versions %d.%d to %d.%d\n\n",
???LOBYTE(wsaData.wVersion), HIBYTE(wsaData.wVersion),
???LOBYTE(wsaData.wHighVersion), HIBYTE(wsaData.wHighVersion));
?}
}
SOCKET mksock(int type)
{
?SOCKET sock = socket(AF_INET, type, 0);
?if (sock < 0)
?{
??????? printf("create socket error");
??throw Exception("");
?}
?return sock;
}
stUserListNode GetUser(char *username)
{
?for(UserList::iterator UserIterator=ClientList.begin();
??????UserIterator!=ClientList.end();
???????++UserIterator)
?{
??if( strcmp( ((*UserIterator)->userName), username) == 0 )
???return *(*UserIterator);
?}
?throw Exception("not find this user");
}
void BindSock(SOCKET sock)
{
?sockaddr_in sin;
?sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;
?sin.sin_family = AF_INET;
?sin.sin_port = 0;
?
?if (bind(sock, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) < 0)
??throw Exception("bind error");
}
void ConnectToServer(SOCKET sock,char *username, char *serverip)
{
?sockaddr_in remote;
?remote.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(serverip);
?remote.sin_family = AF_INET;
?remote.sin_port = htons(SERVER_PORT);
?
?stMessage sendbuf;
?sendbuf.iMessageType = LOGIN;
?strncpy(sendbuf.message.loginmember.userName, username, 10);
?sendto(sock, (const char*)&sendbuf, sizeof(sendbuf), 0, (const sockaddr*)&remote,sizeof(remote));
?int usercount;
?int fromlen = sizeof(remote);
?int iread = recvfrom(sock, (char *)&usercount, sizeof(int), 0, (sockaddr *)&remote, &fromlen);
?if(iread<=0)
?{
??throw Exception("Login error\n");
?}
?// 登錄到服務(wù)端后，接收服務(wù)端發(fā)來的已經(jīng)登錄的用戶的信息
?cout<<"Have "<<usercount<<" users logined server:"<<endl;
?for(int i = 0;i<usercount;i++)
?{
??stUserListNode *node = new stUserListNode;
??recvfrom(sock, (char*)node, sizeof(stUserListNode), 0, (sockaddr *)&remote, &fromlen);
??ClientList.push_back(node);
??cout<<"Username:"<<node->userName<<endl;
??in_addr tmp;
??tmp.S_un.S_addr = htonl(node->ip);
??cout<<"UserIP:"<<inet_ntoa(tmp)<<endl;
??cout<<"UserPort:"<<node->port<<endl;
??cout<<""<<endl;
?}
}
void OutputUsage()
{
?cout<<"You can input you command:\n"
??<<"Command Type:\"send\",\"exit\",\"getu\"\n"
??<<"Example : send Username Message\n"
??<<"????????? exit\n"
??<<"????????? getu\n"
??<<endl;
}
/* 這是主要的函數(shù)：發(fā)送一個消息給某個用戶(C)
?*流程：直接向某個用戶的外網(wǎng)IP發(fā)送消息，如果此前沒有聯(lián)系過
?*????? 那么此消息將無法發(fā)送，發(fā)送端等待超時。
?*????? 超時后，發(fā)送端將發(fā)送一個請求信息到服務(wù)端，
?*????? 要求服務(wù)端發(fā)送給客戶C一個請求，請求C給本機發(fā)送打洞消息
?*????? 以上流程將重復(fù)MAXRETRY次
?*/
bool SendMessageTo(char *UserName, char *Message)
{
?char realmessage[256];
?unsigned int UserIP;
?unsigned short UserPort;
?bool FindUser = false;
?for(UserList::iterator UserIterator=ClientList.begin();
??????UserIterator!=ClientList.end();
??????++UserIterator)
?{
??if( strcmp( ((*UserIterator)->userName), UserName) == 0 )
??{
???UserIP = (*UserIterator)->ip;
???UserPort = (*UserIterator)->port;
???FindUser = true;
??}
?}
?if(!FindUser)
??return false;
?strcpy(realmessage, Message);
?for(int i=0;i<MAXRETRY;i++)
?{
??RecvedACK = false;
??sockaddr_in remote;
??remote.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(UserIP);
??remote.sin_family = AF_INET;
??remote.sin_port = htons(UserPort);
??stP2PMessage MessageHead;
??MessageHead.iMessageType = P2PMESSAGE;
??MessageHead.iStringLen = (int)strlen(realmessage)+1;
??int isend = sendto(PrimaryUDP, (const char *)&MessageHead, sizeof(MessageHead), 0, (const sockaddr*)&remote, sizeof(remote));
??isend = sendto(PrimaryUDP, (const char *)&realmessage, MessageHead.iStringLen, 0, (const sockaddr*)&remote, sizeof(remote));
??
??// 等待接收線程將此標(biāo)記修改
??for(int j=0;j<10;j++)
??{
???if(RecvedACK)
????return true;
???else
????Sleep(300);
??}
??// 沒有接收到目標(biāo)主機的回應(yīng)，認為目標(biāo)主機的端口映射沒有
??// 打開，那么發(fā)送請求信息給服務(wù)器，要服務(wù)器告訴目標(biāo)主機
??// 打開映射端口（UDP打洞）
??sockaddr_in server;
??server.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(ServerIP);
??server.sin_family = AF_INET;
??server.sin_port = htons(SERVER_PORT);
?
??stMessage transMessage;
??transMessage.iMessageType = P2PTRANS;
??strcpy(transMessage.message.translatemessage.userName, UserName);
??sendto(PrimaryUDP, (const char*)&transMessage, sizeof(transMessage), 0, (const sockaddr*)&server, sizeof(server));
??Sleep(100);// 等待對方先發(fā)送信息。
?}
?return false;
}
// 解析命令，暫時只有exit和send命令
// 新增getu命令，獲取當(dāng)前服務(wù)器的所有用戶
void ParseCommand(char * CommandLine)
{
?if(strlen(CommandLine)<4)
??return;
?char Command[10];
?strncpy(Command, CommandLine, 4);
?Command[4]='\0';
?if(strcmp(Command,"exit")==0)
?{
??stMessage sendbuf;
??sendbuf.iMessageType = LOGOUT;
??strncpy(sendbuf.message.logoutmember.userName, UserName, 10);
??sockaddr_in server;
??server.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(ServerIP);
??server.sin_family = AF_INET;
??server.sin_port = htons(SERVER_PORT);
??sendto(PrimaryUDP,(const char*)&sendbuf, sizeof(sendbuf), 0, (const sockaddr *)&server, sizeof(server));
??shutdown(PrimaryUDP, 2);
??closesocket(PrimaryUDP);
??exit(0);
?}
?else if(strcmp(Command,"send")==0)
?{
??char sendname[20];
??char message[COMMANDMAXC];
??int i;
??for(i=5;;i++)
??{
???if(CommandLine[i]!=' ')
????sendname[i-5]=CommandLine[i];
???else
???{
????sendname[i-5]='\0';
????break;
???}
??}
??strcpy(message, &(CommandLine[i+1]));
??if(SendMessageTo(sendname, message))
???printf("Send OK!\n");
??else
???printf("Send Failure!\n");
?}
?else if(strcmp(Command,"getu")==0)
?{
??int command = GETALLUSER;
??sockaddr_in server;
??server.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(ServerIP);
??server.sin_family = AF_INET;
??server.sin_port = htons(SERVER_PORT);
??sendto(PrimaryUDP,(const char*)&command, sizeof(command), 0, (const sockaddr *)&server, sizeof(server));
?}
}
// 接受消息線程
DWORD WINAPI RecvThreadProc(LPVOID lpParameter)
{
?sockaddr_in remote;
?int sinlen = sizeof(remote);
?stP2PMessage recvbuf;
?for(;;)
?{
??int iread = recvfrom(PrimaryUDP, (char *)&recvbuf, sizeof(recvbuf), 0, (sockaddr *)&remote, &sinlen);
??if(iread<=0)
??{
???printf("recv error\n");
???continue;
??}
??switch(recvbuf.iMessageType)
??{
??case P2PMESSAGE:
???{
????// 接收到P2P的消息
????char *comemessage= new char[recvbuf.iStringLen];
????int iread1 = recvfrom(PrimaryUDP, comemessage, 256, 0, (sockaddr *)&remote, &sinlen);
????comemessage[iread1-1] = '\0';
????if(iread1<=0)
?????throw Exception("Recv Message Error\n");
????else
????{
?????printf("Recv a Message:%s\n",comemessage);
?????
?????stP2PMessage sendbuf;
?????sendbuf.iMessageType = P2PMESSAGEACK;
?????sendto(PrimaryUDP, (const char*)&sendbuf, sizeof(sendbuf), 0, (const sockaddr*)&remote, sizeof(remote));
????}
????delete []comemessage;
????break;
???}
??case P2PSOMEONEWANTTOCALLYOU:
???{
????// 接收到打洞命令，向指定的IP地址打洞
????printf("Recv p2someonewanttocallyou data\n");
????sockaddr_in remote;
????remote.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(recvbuf.iStringLen);
????remote.sin_family = AF_INET;
????remote.sin_port = htons(recvbuf.Port);
????// UDP hole punching
????stP2PMessage message;
????message.iMessageType = P2PTRASH;
????sendto(PrimaryUDP, (const char *)&message, sizeof(message), 0, (const sockaddr*)&remote, sizeof(remote));
???????????????
????break;
???}
??case P2PMESSAGEACK:
???{
????// 發(fā)送消息的應(yīng)答
????RecvedACK = true;
????break;
???}
??case P2PTRASH:
???{
????// 對方發(fā)送的打洞消息，忽略掉。
????//do nothing ...
????printf("Recv p2ptrash data\n");
????break;
???}
??case GETALLUSER:
???{
????int usercount;
????int fromlen = sizeof(remote);
????int iread = recvfrom(PrimaryUDP, (char *)&usercount, sizeof(int), 0, (sockaddr *)&remote, &fromlen);
????if(iread<=0)
????{
?????throw Exception("Login error\n");
????}
????
????ClientList.clear();
????cout<<"Have "<<usercount<<" users logined server:"<<endl;
????for(int i = 0;i<usercount;i++)
????{
?????stUserListNode *node = new stUserListNode;
?????recvfrom(PrimaryUDP, (char*)node, sizeof(stUserListNode), 0, (sockaddr *)&remote, &fromlen);
?????ClientList.push_back(node);
?????cout<<"Username:"<<node->userName<<endl;
?????in_addr tmp;
?????tmp.S_un.S_addr = htonl(node->ip);
?????cout<<"UserIP:"<<inet_ntoa(tmp)<<endl;
?????cout<<"UserPort:"<<node->port<<endl;
?????cout<<""<<endl;
????}
????break;
???}
??}
?}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
?try
?{
??InitWinSock();
??
??PrimaryUDP = mksock(SOCK_DGRAM);
??BindSock(PrimaryUDP);
??cout<<"Please input server ip:";
??cin>>ServerIP;
??cout<<"Please input your name:";
??cin>>UserName;
??ConnectToServer(PrimaryUDP, UserName, ServerIP);
??HANDLE threadhandle = CreateThread(NULL, 0, RecvThreadProc, NULL, NULL, NULL);
??CloseHandle(threadhandle);
??OutputUsage();
??for(;;)
??{
???char Command[COMMANDMAXC];
???gets(Command);
???ParseCommand(Command);
??}
?}
?catch(Exception &e)
?{
??printf(e.GetMessage());
??return 1;
?}
?return 0;
}
/* 異常類
?*
?* 文件名：Exception.h
?*
?* 日期：2004.5.5
?*
?* 作者：shootingstars(zhouhuis22@sina.com)
?*/
#ifndef __HZH_Exception__
#define __HZH_Exception__
#define EXCEPTION_MESSAGE_MAXLEN 256
#include "string.h"
class Exception
{
private:
?char m_ExceptionMessage[EXCEPTION_MESSAGE_MAXLEN];
public:
?Exception(char *msg)
?{
??strncpy(m_ExceptionMessage, msg, EXCEPTION_MESSAGE_MAXLEN);
?}
?char *GetMessage()
?{
??return m_ExceptionMessage;
?}
};
#endif
/* P2P 程序傳輸協(xié)議
?*
?* 日期：2004-5-21
?*
?* 作者：shootingstars(zhouhuis22@sina.com)
?*
?*/
#pragma once
#include <list>
// 定義iMessageType的值
#define LOGIN 1
#define LOGOUT 2
#define P2PTRANS 3
#define GETALLUSER? 4
// 服務(wù)器端口
#define SERVER_PORT 2280
// Client登錄時向服務(wù)器發(fā)送的消息
struct stLoginMessage
{
?char userName[10];
?char password[10];
};
// Client注銷時發(fā)送的消息
struct stLogoutMessage
{
?char userName[10];
};
// Client向服務(wù)器請求另外一個Client(userName)向自己方向發(fā)送UDP打洞消息
struct stP2PTranslate
{
?char userName[10];
};
// Client向服務(wù)器發(fā)送的消息格式
struct stMessage
{
?int iMessageType;
?union _message
?{
??stLoginMessage loginmember;
??stLogoutMessage logoutmember;
??stP2PTranslate translatemessage;
?}message;
};
// 客戶節(jié)點信息
struct stUserListNode
{
?char userName[10];
?unsigned int ip;
?unsigned short port;
};
// Server向Client發(fā)送的消息
struct stServerToClient
{
?int iMessageType;
?union _message
?{
??stUserListNode user;
?}message;
};
//======================================
// 下面的協(xié)議用于客戶端之間的通信
//======================================
#define P2PMESSAGE 100?????????????? // 發(fā)送消息
#define P2PMESSAGEACK 101??????????? // 收到消息的應(yīng)答
#define P2PSOMEONEWANTTOCALLYOU 102? // 服務(wù)器向客戶端發(fā)送的消息
???????????????????????????????????? // 希望此客戶端發(fā)送一個UDP打洞包
#define P2PTRASH??????? 103????????? // 客戶端發(fā)送的打洞包，接收端應(yīng)該忽略此消息
// 客戶端之間發(fā)送消息格式
struct stP2PMessage
{
?int iMessageType;
?int iStringLen;???????? // or IP address
?unsigned short Port;
};
using namespace std;
typedef list<stUserListNode *> UserList;