UDP дырокол. Поговорите с клиентом на сервере

Question

Я много читал о том, как реализовать дырокол UDP, но по какой-то причине я не могу заставить его работать.

Для тех, кто не знает, что такое пробивание отверстий в udp, вот мое собственное определение:

Цель состоит в том, чтобы иметь возможность передавать данные между двумя клиентами (клиент A и клиент B) с помощью сервера. Таким образом, клиент А подключается к серверу и отправляет свою информацию. Клиент Б делает то же самое. На сервере есть необходимая информация, чтобы Клиент А мог отправлять данные Клиенту Б и наоборот. Поэтому сервер предоставляет эту информацию обоим клиентам. Как только оба клиента получат эту информацию друг о друге, можно начать отправку и получение данных между этими клиентами без помощи сервера.

Моя цель - сделать то, что я только что описал (пробивание дырок в udp). Прежде чем сделать это, я думаю, будет полезно иметь возможность подключения с сервера к клиенту. Для этого я планирую отправить на сервер информацию о клиенте. Как только сервер получит эту информацию, попытайтесь подключиться к клиенту с нуля. Как только я смогу выполнить это, у меня должно быть все, что мне нужно, чтобы начать осуществлять настоящую пробивку дырок в udp.

Вот как у меня все настроено:

Верхний маршрутизатор имеет сервер, а нижний маршрутизатор подключен к портам локальной сети. Нижний маршрутизатор (NAT) подключен к верхнему маршрутизатору через порт WAN. И клиентский компьютер подключен к нижнему маршрутизатору к одному из его портов LAN.

Таким образом, в этом соединении клиент может видеть сервер, но сервер не может видеть клиент.

Итак, алгоритм, который я сделал в псевдокоде:

• Клиент подключается к серверу.
• Клиент отправляет несколько пакетов UDP на сервер, чтобы открыть некоторые порты на NAT
• Отправьте на сервер информацию о том, какие порты слушает клиент.
• Как только сервер получит эту информацию, попытайтесь подключиться к клиенту с нуля.

Вот реализация в коде:

Сервер:

static void Main()
{     
    /* Part 1 receive data from client */
    UdpClient listener = new UdpClient(11000);
    IPEndPoint groupEP = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 11000);
    string received_data;
    byte[] receive_byte_array = listener.Receive(ref groupEP);       
    received_data = Encoding.ASCII.GetString(receive_byte_array, 0, receive_byte_array.Length);

    // get info
    var ip = groupEP.Address.ToString();
    var port = groupEP.Port;

    /* Part 2 atempt to connect to client from scratch */
    // now atempt to send data to client from scratch once we have the info       
    Socket sendSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
    IPEndPoint endPointClient = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(ip), port);
    sendSocket.SendTo(Encoding.ASCII.GetBytes("Hello"), endPointClient);
}

Клиент:

static void Main(string[] args)
{
    /* Part 1 send info to server */
    Socket sending_socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram,  ProtocolType.Udp);
    IPAddress send_to_address = IPAddress.Parse("192.168.0.132");
    IPEndPoint sending_end_point = new IPEndPoint(send_to_address, 11000);
    sending_socket.SendTo(Encoding.ASCII.GetBytes("Test"), sending_end_point);

    // get info
    var port = sending_socket.LocalEndPoint.ToString().Split(':')[1];

    /* Part 2 receive data from server */
    IPEndPoint groupEP = new IPEndPoint(IPAddress.Any, int.Parse(port));
    byte[] buffer = new byte[1024];
    sending_socket.Receive(buffer);
} 

По какой-то причине это сработало несколько раз! Это работает, когда клиент успешно получает данные на линии: sending_socket.Receive(buffer);

На что обратить внимание: если на сервере во второй части я использовал переменную instance listner вместо создания новой переменной sendSocket и отправлять байты через эту переменную, клиент может получить отправляемые данные. Помните, что вторая часть сервера будет реализована вторым клиентом B, поэтому я снова инициализирую переменные с нуля...

---

Редактировать:

Вот другой взгляд на ту же проблему. Когда я инициализирую новый объект вместо использования того же самого объекта, клиент не получает ответ.

У меня есть объект типа UdpClient. Я могу отправить данные с этим объектом на другой узел. Если я создаю другой объект того же типа с теми же свойствами и пытаюсь отправить данные, он не работает! Я мог бы пропустить, чтобы инициализировать некоторые переменные. Я могу установить частные переменные с отражением, поэтому у меня не должно быть проблем. В любом случае вот код сервера:

public static void Main()
{
    // wait for client to send data
    UdpClient listener = new UdpClient(11000);
    IPEndPoint groupEP = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 11000);        
    byte[] receive_byte_array = listener.Receive(ref groupEP);

    // connect so that we are able to send data back
    listener.Connect(groupEP);

    byte[] dataToSend = new byte[] { 1, 2, 3, 4, 5 };

    // now let's atempt to reply back

    // this part does not work!
    UdpClient newClient = CopyUdpClient(listener, groupEP);
    newClient.Send(dataToSend, dataToSend.Length);

    // this part works!
    listener.Send(dataToSend, dataToSend.Length);
}

static UdpClient CopyUdpClient(UdpClient client, IPEndPoint groupEP)
{
    var ip = groupEP.Address.ToString();
    var port = groupEP.Port;
    var newUdpClient = new UdpClient(ip, port);
    return newUdpClient;
}

код клиента в основном отправляет данные на сервер, а затем ожидает ответа:

    string ipOfServer = "192.168.0.132";
    int portServerIsListeningOn = 11000;

    // send data to server
    Socket sending_socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
    IPAddress send_to_address = IPAddress.Parse(ipOfServer);
    IPEndPoint sending_end_point = new IPEndPoint(send_to_address, portServerIsListeningOn);
    sending_socket.SendTo(Encoding.ASCII.GetBytes("Test"), sending_end_point);

    // get info
    var port = sending_socket.LocalEndPoint.ToString().Split(':')[1];

    // now wait for server to send data back
    IPEndPoint groupEP = new IPEndPoint(IPAddress.Any, int.Parse(port));
    byte[] buffer = new byte[1024];
    sending_socket.Receive(buffer); // <----- keeps waiting in here :(

обратите внимание, что клиент находится за маршрутизатором (NAT), иначе у меня не будет этой проблемы. Причина, по которой я хотел бы скопировать udpClient, заключается в том, что я могу отправить эту переменную на другой компьютер, позволяя другому компьютеру отправлять данные клиенту.

Итак, мой вопрос, почему оригинальный объект listener возможность отправлять данные, но newClient не умеет? Клиент продолжает ждать в очереди sending_socket.Receive(buffer); даже после того, как сервер выполнит строку: newClient.Send(dataToSend, dataToSend.Length);, клиент успешно получает данные, когда слушатель отправляет данные, но не newClient. Почему, если обе переменные имеют одинаковый IP-адрес и порт назначения? как переменные отличаются?

Примечание: если сервер и клиент находятся в одной сети, то копия работает и переменная newClient умеет отправлять данные клиенту. Чтобы смоделировать эту проблему, клиент должен находиться за NAT (маршрутизатором). Пример такой сети может состоять из двух маршрутизаторов. давайте назовем их маршрутизатором X и маршрутизатором Y. Вам также нужен вызов сервера, который S. и клиент C. так что S можно подключить к одному из портов LAN X. C можно подключить к одному из портов LAN Y. Наконец, подключите порт WAN Y к одному из портов LAN X.

Answer 1

Наконец-то нашел ответ! Вот реализация только с клиентом и сервером. Моя следующая попытка будет использовать 3 компьютера. В любом случае надеюсь, что это поможет:

Код сервера:

class Program
{
    static byte[] dataToSend = new byte[] { 1, 2, 3, 4, 5 };

    // get the ip and port number where the client will be listening on
    static IPEndPoint GetClientInfo()
    {
        // wait for client to send data
        using (UdpClient listener = new UdpClient(11000))
        {
            IPEndPoint groupEP = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 11000);
            byte[] receive_byte_array = listener.Receive(ref groupEP);

            return groupEP;
        }
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        var info = GetClientInfo(); // get client info

        /* NOW THAT WE HAVE THE INFO FROM THE CLIENT WE ARE GONG TO SEND
           DATA TO IT FROM SCRATCH!. NOTE THE CLIENT IS BEHIND A NAT AND
           WE WILL STILL BE ABLE TO SEND PACKAGES TO IT
        */

        // create a new client. this client will be created on a 
        // different computer when I do readl udp punch holing
        UdpClient newClient = ConstructUdpClient(info);

        // send data
        newClient.Send(dataToSend, dataToSend.Length);            
    }

    // Construct a socket with the info received from the client
    static UdpClient ConstructUdpClient(IPEndPoint clientInfo)
    {          
        var ip = clientInfo.Address.ToString();
        var port = clientInfo.Port;

        // this is the part I was missing!!!!
        // the local end point must match. this should be the ip this computer is listening on
        // and also the port            
        UdpClient client = new UdpClient(new IPEndPoint( IPAddress.Any, 11000));

        // lastly we are missing to set the end points. (ip and port client is listening on)

        // the connect method sets the remote endpoints
        client.Connect(ip, port);

        return client;
    }
}

код клиента:

string ipOfServer = "192.168.0.139";
int portServerIsListeningOn = 11000;

// send data to server
Socket sending_socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
IPAddress send_to_address = IPAddress.Parse(ipOfServer);
IPEndPoint sending_end_point = new IPEndPoint(send_to_address, portServerIsListeningOn);
sending_socket.SendTo(Encoding.ASCII.GetBytes("Test"), sending_end_point);

// get info
var port = sending_socket.LocalEndPoint.ToString().Split(':')[1];

// now wait for server to send data back
IPEndPoint groupEP = new IPEndPoint(IPAddress.Any, int.Parse(port));
byte[] buffer = new byte[1024];
sending_socket.Receive(buffer); // <----- we can receive data now!!!!!

Answer 2

Хм, я думаю, что вы путаете несколько вещей здесь. Во-первых, это действительно называется дыроколом UDP. Позвольте мне попытаться объяснить, как это должно работать.

NAT-маршрутизаторы обычно выполняют сопоставление портов при пересылке пакетов из внутренней частной сети во внешний Интернет.

Скажем, вы создали UDP-сокет на машине за NAT и отправили дейтаграмму на какой-то внешний IP / порт. Когда IP-пакет, переносящий эту дейтаграмму, покидает отправляющую машину, его IP-заголовок имеет поле адреса источника, установленное на локальный не глобально маршрутизируемый частный IP-адрес (например, 192.168.1.15), а в заголовке UDP поле исходного порта установлено на любой порт, который был назначен сокету (либо явно через привязку, либо неявно выбирается ОС из временных портов). Я позвоню по этому номеру порта источника P1,

Затем, когда маршрутизатор NAT отправляет этот пакет во внешнюю сеть, он перезаписывает исходный IP-адрес на свой собственный внешний IP-адрес (в противном случае нет возможности перенаправить пакеты обратно) и часто перезаписывает исходный UDP-порт на какое-то другое значение (возможно, потому что какой-то другой хост в частной сети использует тот же порт источника, что создает неоднозначность). Отображение между исходным портом источника и этим новым номером порта (давайте пометим его P2) сохраняется в маршрутизаторе, чтобы соответствовать возвращаемым пакетам. Это сопоставление также может относиться к целевому IP-адресу и целевому порту UDP.

Итак, теперь вы "пробили дыру" в маршрутизаторе - UDP-пакеты отправляются обратно на маршрутизатор в порт P2 пересылаются на внутренний компьютер через порт UDP P1, Опять же, в зависимости от реализации NAT, это может быть ограничено только пакетами с исходного целевого IP-адреса и целевого порта UDP.

Для связи клиент-клиент вам нужно будет сообщать внешний IP / порт одного другому через сервер, надеясь, что маршрутизатор NAT сопоставит одни и те же внутренние исходные порты с одинаковыми внешними исходными портами. Затем клиенты будут отправлять пакеты друг другу, используя их.

Надеюсь это поможет.

Answer 3

Рассматривали ли вы использование UPnP на клиенте для настройки обхода NAT для разрешения входящих пакетов на конкретный порт? Тогда клиенту нужно будет только сообщить входящий IP-адрес и порт серверу и подождать, пока сервер отправит пакеты. http://en.wikipedia.org/wiki/Universal_Plug_and_Play

Answer 4

Кажется, вы можете подключиться к серверу в первый раз. После успешного подключения вам необходимо каждый раз закрывать и отключать подключение. Пожалуйста, проверьте этот пример кода http://codeidol.com/csharp/csharp-network/Connectionless-Sockets/A-Simple-UDP-Application/