GitHub: https://github.com/MikeWang000000/Natter
目前公网 IP 越来越稀缺，有些地区已经无法申请公网 IP 了。
不过，在 NAT 1 网络下，我们可以通过一种 “打洞” 的方式，将本地的 TCP 端口暴露至公网上，运行 HTTP 服务等。
经过一番研究，我使用 Python 写了一个工具，起名叫 Natter 。
简洁地说，Natter 的原理就是端口重用：
Natter 应当运行于路由器上，因为这样只经过一层 NAT 。不过，正确设置 DMZ 主机，经过多层 NAT 也是 OK 的。
好消息是国内运营商级 NAT 多数已经转为 NAT 1 了，因此开放公网 TCP 端口应该是比较容易的。
目前我在中国移动的家庭宽带上已经成功使用 Natter 开放公网 TCP 端口。
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Tink PRO star 送上~
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twl007 Sep 13, 2022 via iPhone
slack 有个类似的项目 Nebula
https://github.com/slackhq/nebula |
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mikeluckybiy Sep 13, 2022 via Android
大佬牛皮，是不是之前发过贴是准备研究这个的
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ihipop Sep 13, 2022 via Android
但是这个开放的端口号不是你能控制的吧而且每次发起映射会变，这个很烦
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mikewang OP @Tink 谢谢~
@twl007 学习学习 @mikeluckybiy 之前在 /t/878703 评论区讨论过 hhhh @ihipop 所以 Natter 采用的是长连接，这个程序需要保持在后台运行状态，重拨号前端口就不会变了。 另外考虑到重新拨号后，端口变化的解决方法...其实有一种暴力的方式，就是不停并发创建新连接，直到选到自己想要的端口号上。后续会评估这个方案的可行性。 |
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Zy143L Sep 13, 2022 via Android
在路由器上已经开启 FullCone 电脑测试为 NAT1 模式
可否先监听再使用 Natter 进行打洞呢 |
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swiftg Sep 13, 2022 via iPhone
openwrt 拨号，防火墙提前打开了需要的端口 tcp 和 udp 入站，运行报如下错误
[INFO] - Getting STUN server IP... [INFO] - Checking NAT Type for UDP... Traceback (most recent call last): File "natter.py", line 583, in <module> main() File "natter.py", line 576, in main natter.tcp_punch() File "natter.py", line 471, in tcp_punch nat_type = self.stun_client.check_nat_type() File "natter.py", line 332, in check_nat_type raise Exception("UDP Blocked or not enough STUN servers available.") Exception: UDP Blocked or not enough STUN servers available. |
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mikewang OP @Zy143L 简单的说：可能会出现端口号冲突问题（如果您的系统不报错，那就一切 OK ）
因为端口监听默认是“独占”模式。程序没有设置 SO_REUSEADDR 、SO_REUSEPORT 的时候，这个端口只能被先监听占用的程序使用，因此就无法在上面继续打洞了。（会出现经典的 [Errno 48] Address already in use ） 因此一般情况下，是 Natter 打洞+防火墙的转发规则，将打洞端口转发到局域网的 NAS 服务器上（或者本机的其他端口）。 防火墙转发规则不会导致端口号冲突，因此先设好转发再在此端口打洞，这种“监听”是 OK 的。 |
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acbot Sep 13, 2022
如果以后 DNS 能扩展一个端口解析都好了，比如：在解析记录里面增加一个特定规律的 TXT 记录，里面包含特定域名的端口，或者是增加一个记录类型 XXXX ，里面直接由地址+端口组成，并且主流浏览器都支持那该多好啊！
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Marionic0723 Sep 13, 2022
坐等 openwrt 软件包大佬编译个 luci 版集成到软件源里
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ragnaroks Sep 13, 2022
有一个单词，以 N 开头以 er 结尾
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ronman Sep 13, 2022
有个疑问请教下
本地端口 A 向外发起 TCP 长连接 是连接到哪里呢？ |
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gyorou Sep 13, 2022
是不是理论上运营商在 gateway 的路由器上直接把外部发起的 tcp sync 丢了就行了。
为啥运营商不这么干？ |
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swiftg Sep 13, 2022
@mikewang 用-v 运行后可以看到是我的问题，我这 stun.miwifi.com 的 dns 结果返回是 0.0.0.0 ，换了个 dns 服务器解决了，可惜我这不是 nat1 ，还是用不了
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mikewang OP #15 @gyorou 是的 :doge: 我猜是没有这个必要
运营商那边只要搞好 NAT 转换就 OK 了，加一道防火墙反而有可能引入新的问题。 有防火墙一般检测也是 NAT 2/NAT 3 ，而不是 NAT 1 。 |
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vip1024 Sep 13, 2022
可以的话麻烦有空编译成.exe 单文件，谢谢！
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shikkoku Sep 13, 2022
两台小米路由由于是高通 5018 ，没法开 telnet ，没法折腾 NAT1 了。
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Peven Sep 13, 2022 via Android
显示打洞成功，但 3456 端口关闭了。。。
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mikewang OP |
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1041412569 Sep 13, 2022
@mikewang 问问 windows 有类似 iptables 的工具吗
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JoeoooLAI Sep 13, 2022
Star 了。。。牛
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mikewang OP @1041412569 Windows 下可能比较尴尬，后续考虑直接在 Natter 上集成转发功能。
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Archeb Sep 13, 2022
挺有意思的，star 了，希望继续完善。
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mikewang OP @qingmuhy0 任意一个能保持很长很长 TCP 连接的地址都行。目前 Natter 是向 www.qq.com:80 发起 HTTP Keep-Alive
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xixiv5 Sep 13, 2022
长链接的话，我 0757 的佛山移动会过段时间 5 分钟左右释放掉 UDP 端口，我经常 L2TP 和远程桌面连接会被断开，tcp 目前还没察觉到
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KagurazakaNyaa Sep 13, 2022
@acbot 你说的是 SRV 记录吗
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mikewang OP #29 @xixiv5 一般情况下运营商是不会随意断开 TCP 的，否则这个网就几乎没法用了。
Natter 对 TCP 的保活做得算是比较激进的，默认间隔 10 秒就向外发一次数据。 |
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Zy143L Sep 13, 2022
star 奉上
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missdeer Sep 13, 2022
家宽 NAT 对称型，残念。。。
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Zy143L Sep 13, 2022
联通打洞没问题 但是 http 访问会直接 RESET
发现一个问题就是 NAT 测试不准?有时候测出来是 NAT4 |
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mikeluckybiy Sep 13, 2022
@missdeer 对称型 NAT 和锥形 NAT 有什么区别么？
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mikeluckybiy Sep 13, 2022
@Peven 同样问题，-t 测试正常，端口转发不行
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acbot Sep 13, 2022
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lanlandezei Sep 13, 2022
star 了，明天用家里的移动宽带试下
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shikkoku Sep 13, 2022
显示 It works!，但是我怎么让 BT 软件打通？公网 IP 的 IP 端口不一样。
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jousca Sep 13, 2022
测试了，功能挺好玩的。可用～
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mikewang OP @Zy143L UDP 网络环境不稳定的时候可能会影响类型判断，不过仅作参考，不影响 Natter 运行。
@mikeluckybiy 可以简单理解为一个时间段内，锥形的端口映射关系是固定的，因此有打洞的可能性。而对称型的映射关系不固定，因此只能做“被动”的一方，不能对外提供服务。 @shikkoku 理论上，打洞端口 A ，得到了公网端口 B 。可以设置 BT 软件端口号也设为 B ，然后端口 A 数据转发至 B ，从而得到一致端口。 |
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tediorelee Sep 13, 2022
感觉还不错啊，四川电信千兆公网 ipv6 无 ipv4 公网，感觉是打洞成功了
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Tink PRO 启用 shellclash 的情况下，tcp nat 会变成对称的，不启用就是 nat1
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star7th Sep 13, 2022
也可以试下 内网穿透搞一下 https://www.showdoc.com.cn/gaoyixia
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mikewang OP #49 @tediorelee 对的，看到这个就是成功，恭喜你。
#51 @star7th 这个穿透是服务器中转的么？ Natter 注重于直连打洞，无限制访问 #52 @shikkoku 哈哈 有点尴尬，这个转发事情应该是由 Natter 做的，我画了个饼，还没写，等我更新吧。 |
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slowman Sep 13, 2022
有联通用户成功的吗
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vip1024 Sep 13, 2022
OSError: [WinError 10048] 通常每个套接字地址(协议 /网络地址 /端口)只允许使用一次。
有时候会有这个报错，原因不明~好像是端口被占用？ |
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mikewang OP  1
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eijnix Sep 13, 2022
需要转发的用 类似于这样的命令就行：
ssh -L 192.168.0.103:3456:127.0.0.1:8000 -N 127.0.0.1 需要注意前面一定要用自己的局域网地址 而不是 127.0.0.1 |
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Zy143L Sep 14, 2022 via Android
问题都解决了
只是发现 TCP NAT 测试不是很准...时不时的测出 NAT4 模式 更换了一部分 nat 服务器列表 现在稳定一些了 |
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mikewang OP @Zy143L 对的，因为 TCP STUN 公共服务器都是境外的，我没有找到国内可用的服务器 : (
而且如果运营商对某些境外地址，改变了出口 IP ，那么也会影响判断结果 emmm 可能暂时不太好解决 |
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slowman Sep 14, 2022
不太明白，为什么 tcp 连接 stun server 用到的公网端口会恰好与后续 keepalive 连接的公网端口相同？
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slowman Sep 14, 2022
@1423 随便写了几行代码抓包试了下果真如此。。这么多年，没想到 tcp 穿透如此简单。。
https://gist.github.com/wen-long/0bda5c5eeaf837f6e485269aee65bb26 |
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jasonliu769 Sep 14, 2022
@1041412569 Windows 其实有 netsh interface portproxy 实现端口转发功能
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mikewang OP @1423 有意为之的，这样才能打洞。原理十分简单，重点在于维持 TCP 连接的思路，以及外部地址的获取（ Natter 相当于把 STUN 协议的客户端重新实现了一次）
@jasonliu769 我不在用 Windows ，不过印象中 netsh 的端口转发会独占端口。 |
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shikkoku Sep 14, 2022
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Ossi Sep 14, 2022
跟 frp 有什么区别吗
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matzoh Sep 14, 2022
和 tailscale/zerotier 这类的打洞原理上有区别吗
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mikewang OP @matzoh tailscale/zerotier 打洞时一般都是 UDP ，Natter 使用 TCP 。
另外，Natter 的“打洞”其实只做了一半：只有服务端打洞，向外暴露端口；客户端则是没有感知的，不借助任何软件，手输外部 IP:端口号即可访问。 |
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mikewang OP 1
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YAFEIML Sep 14, 2022
比较叼，联通、移动都轻松打洞成功，都改的桥接，路由都是 openwrt ，rdp 协议复制了下文件，速度不错。
https://img.gejiba.com/images/c0669216d535c1458a45ad3b72702cc9.png |
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mrzx Sep 14, 2022
@mikewang 请教下，没看懂原理，尤其是 www.qq.com:80 和 STUN server 之间发生了什么？
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mrzx Sep 14, 2022
@mikewang 我不可以这么理解，虽然不需要像 FRP 那种数据包全部由公网服务器中转了。但对对外连接的端口的端口信息，需要告知 STUN server 服务器，然后外面的客户端通过从 STUN server 的这些信息，直接连过来？
至于为什么要连 qq:80 ，是故意想将 TCP session 时间延长，避免默认的 300 秒超时，导致 session 丢失和端口产生变化？ 这些都是我猜测的。原理是这样吗？ |
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slowman Sep 14, 2022 1
@mrzx 看我上面的代码，自己跑一下抓个包就能看明白怎么回事
另外我试了下，其实 tcp 穿透不需要任何工具，路由器配置端口 10000-50000 tcp 全部转发到指定服务，外部端口直接用 masscan 扫描，扫出来的都可以用。如下图扫到的自己宽带的公网开放端口，都可以使用  |
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mikewang OP 3
@mrzx
详细地说，原理是这样的。 假设本机获得了运营商分配的局域网 IP (100.64.32.10)： 当本地 100.64.32.10 向 www.qq.com (109.244.211.100) 发起 HTTP 请求时，NAT 会做转换。 1. 本地发起请求，来源端口为 100.64.32.10:3456 ，想建立 (100.64.32.10:3456 至 109.244.211.100:80) 的连接。 2. ISP NAT Server 察觉到本地想要请求，在公网 IP 空闲端口中挑一个，在映射表中新增 (100.64.32.10:3456 ~ 203.0.113.10:14500) 映射关系。 3. 100.64.32.10:3456 转发 203.0.113.10:14500 至 109.244.211.100:80 ，本机和 www.qq.com 成功建立连接。 4. 本机断开与 www.qq.com 的连接，NAT Server 释放端口，清除 (100.64.32.10:3456 ~ 203.0.113.10:14500) 映射关系 因此，在第 4 步之前，第 3 步的时候 (100.64.32.10:3456 ~ 203.0.113.10:14500) 已经成立了映射关系，NAT1 下，两者是等同关系。此时，端口被“临时地”暴露至公网。 当该端口还提供服务时，相当于开了一个“洞”，外部的连接就能“趁虚而入”。 一旦到达第 4 步，NAT Server 回收 14500 端口，就无法继续“趁虚而入”了。 然而，这是上帝视角看整个连接的过程。实际操作中，我们不知道出口的 IP 和端口号，www.qq.com 也不会告诉我。 因此，我们需要问一个路人：“打扰一下，您看看我外面 IP 和端口号是多少”。这个路人就是 STUN 服务器。 STUN 服务器没那么多闲工夫，告诉你 IP 端口之后就立即关闭连接了。而 www.qq.com 比较客气，只要你提出我想要保持连接不关闭，它就不会关闭，外部端口也就不会被回收。 Natter 会每 10 秒说一次：“求求你别关连接”。 如果没有 STUN 服务器，但您知道自己的出口 IP ，就可以做全端口扫描，不过这就很费事了。 |
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mikewang OP @1423
您的做法符合 Natter 最基础的思路，原理是一致的。 1. Natter 使用 STUN 服务器，避免端口扫描（全端口转发猜端口）。 2. Natter 自己维护对外连接，因此公网的端口有效期理论无限长。 批量转发只能对单个端口有效果，同时运行多个 Natter 可以向公网暴露多个端口。 |
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mikeluckybiy Sep 14, 2022
@1423 宽带的公网开放端口有很多，怎么判断哪个端口是对应自己路由器的某个端口转发的？
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slowman Sep 15, 2022
@mikeluckybiy 宽带的公网端口有服务在监听的并不多，除非你的网上邻居都这么玩
syn scan 显示握手成功的端口有若干，是因为家里的设备总是有 tcp 对外连接 你的网上邻居一般不会去 listen 端口，他们不会 tcp 握手成功，所以握手成功的都是你的（端口都映射到同一服务了） |
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acbot Sep 15, 2022
@optional https://www.jianshu.com/p/dd9719c4c2c1 " ...首先要建立好 HTTP2 连接，然后发送 HTTP2 扩展帧，这个帧包含 IP 和端口，浏览器收到扩展帧，使用该 IP 和端口，使用 QUIC 建立连接，如果成功，断开 HTTP2 ，升级为 HTTP3 。..." http3 或许可以但是他得先建立 http2
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berry10086 Sep 15, 2022
每次重启或者换 ip ，外部端口应该会变吧？
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mikewang OP @mrzx 不用客气。
@berry10086 是的，因为外部端口选择取决于 NAT 服务器。 如果一定想要固定端口，可以暴力并发连接，直到 NAT 服务器给出自己想要的端口，然后关闭其他外部端口号不对的连接。（很暴力，因此未加入此功能） |
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mikeluckybiy Sep 15, 2022
@1423 那意思是指，我把路由器开 dmz ，电脑通过软件全端口映射，然后对外网 ip 全端口扫描，扫描到的端口都是我的是么？这个意思是指，只要我本地开了端口，外网会自动把对应的 tcp 端口映射出去？比如我本地开了 8888 的 tcp 端口，并且在路由器端进行映射，其他操作什么都不动，外网 1.2.3.4 的随机端口 17801 会自动与我这边的 8888 形成对应的映射关系是么？
另外，外网 1.2.3.4 会最多给我几个端口，极端情况，比如我本地开了 100 个端口映射，外网 1.2.3.4 也会随机映射 100 个端口给我么？ 1.2.3.4 探测到本地开放的映射端口，就会自动形成映射关系么？ |
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sangleft Sep 15, 2022
好用，这能给 bt 打洞吗？
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mikewang OP @mikeluckybiy 通俗的解释吧，端口转发就相当于留了条道，NAT 服务器就相当于小区门闸机。
有人出小区，闸机就会打开。这个人有编号，是端口号。路由器转发这个端口号，其他人就能“蹭”这个闸机进去。转发所有端口，相当于只要有人出，就能“蹭”这个人的闸机。 所以并不是自动形成的映射关系，而是 10000-50000 tcp 端口肯定有人要出去，有人出去了闸机就开了。 |
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mikeluckybiy Sep 15, 2022
@mikewang 这个让人出去的原理是什么，为什么 BT 会自动打洞
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xzcfz123 Sep 15, 2022
我是联通的。使用之后显示 UDP 是 NAT1 但是 TCP 是 NAT3 ，打洞失败了，我在 openwrt 里面也是这样，已经是桥接拨号了。这个是运营商的问题吗？我不太懂。
[INFO] - Getting STUN server IP... [INFO] - Checking NAT Type for UDP... [INFO] - NAT Type for UDP: [ Full cone (NAT 1) ] [INFO] - Checking NAT Type for TCP... [INFO] - NAT Type for TCP: [ Symmetric ] [ERROR] - You cannot perform TCP hole punching in a symmetric NAT network. |
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mikewang OP @mikeluckybiy 只要你的设备要访问网络（微信 /百度 /看 V2EX/…）就会有传出连接，NAT 肯定会转换并放行。
BT 会自动打洞因为他的协议就是这么设计的。 就如同为什么 Natter 会打洞，因为就是这么设计的。 |
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mikeluckybiy Sep 15, 2022 via Android
@mikewang 又有个新问题，为什么 nat2 、3 就不行，也是可以访问网络的，应该也是存在 nat 转换的么？
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mikewang OP @xzcfz123 运营商的问题。
UDP 是 NAT 1 ，那么一定可以向公网开放 UDP 端口（这个功能我还没加上）； TCP 的条件比较苛刻，运营商支持与否看运气。 @mikeluckybiy NAT 2 是防火墙限制 IP 一致（比如 qq 的 IP 是 109.244.211.100 ，只允许 109.244.211.100 进入）； NAT 3 是防火墙限制 IP 和端口一致（更严格），因此其他来源的 IP 地址就不能趁虚而入了。NAT 4 则是打一枪换一炮，地址映射不固定，能猜对的几率几乎为零。 |
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mikeluckybiy Sep 15, 2022 via Android
@mikewang 那有没有可能以后运营商关闭 nat1 ，只保留 nat2 、3 、4 ，防止打洞？
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mikewang OP @mikeluckybiy 参考#15 的做法，直接使得打洞失效。然而设置额外的防火墙会使得网络质量下降，使用 P2P 的游戏玩不了等，引来客户投诉。
Natter 缓解了一部分原本一定要公网 IP 用户的需求，运营商应该高兴才对。 |
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wslzy007 Sep 16, 2022 1
既然想要 TCP 打洞了，何不直接用 smargate 呢？ nat1-3 都能是想 tcp 打洞，还有 tls 加密隧道功能，内网到内网穿透，内网到外网发布神器，拿走不谢
github.com/lazy-luo/smarGate |
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