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【Linux】【网络】不同子网下的客户端和服务器通信其它方式

那么，在 NAT 环境下，应该如何让内网设备做为服务器，使内网设备被外部连接？

1 多拨

部分运营商，支持在多个设备上，通过 PPPoE 登录同一个宽带账号。每个设备都能获取到一个独立的公网 IP4。
如果想让游戏主机等设备获取独立的公网 IP，供外部连接，可以在光猫之后连接交换机。游戏主机连接交换机，直接进行 PPPoE 拨号。无线路由器也连接交换机，家中的其他网络设备经过无线路由器访问 Internet。
在这里插入图片描述

多拨的局限性：

仅部分运营商支持多拨
一些运营商已不再为用户分配公网 IP，即使通过多拨，也获取不到公网 IP
越来越多的设备不再支持 PPPoE。例如Xbox 360 支持 PPPoE，但 Xbox One 之后的版本已不再支持
设备直接获取公网IP，暴露在公网上，安全性较差。可能需要单独设置防火墙
需要额外购买交换机，连接在光猫和路由器之间。会改变家庭网络拓扑，操作比较复杂

所以，这种方式不太常用。

2 端口转发、DMZ

上文中介绍的 NAT，路由器会根据内网设备发出的报文，自动形成 NAT 表项。实际上，用户还可以在路由器上手动配置端口映射关系，让内网设备可被外部访问。

其中，DMZ 功能，可以指定一台内网设备为 DMZ 主机。到达路由器上的报文，如果没有匹配 NAT 表项，就会转发到 DMZ 主机。从而使 DMZ 主机可被外部访问。

DMZ 功能能让一台内网设备上的所有端口，都能被公网访问。但这样做也影响了内网设备的安全性，如果没有特殊需要，不建议打开这一功能。

而端口转发功能，可以手动设置端口映射关系，让指定内网设备的指定端口，能够被公网访问：

3 UPnP IGD、NAT-PMP

上文中的端口转发功能，需要手动配置端口转发规则，操作起来比较麻烦。而 UPnP IGD 和 NAT-PMP 协议，则能实现自动配置端口转发规则。

UPnP IGD（互联网网关设备协议）和 NAT-PMP（NAT 端口映射协议）分别由微软和 Apple 提出，功能类似，都可以让应用程序告诉路由器需要打开的端口，让路由器自动设置端口转发规则。

UPnP IGD 和 NAT-PMP 的工作，需要应用程序和路由器的配合。首先需要在路由器上打开 UPnP 或 NAT-PMP 功能：

还需要使用支持的应用程序。目前 eMule、BitTorrent 等常见的 P2P 文件共享工具，以及 Synology DiskStation 等 NAS 设备，以及 Xbox 等游戏主机，都已经支持相关协议：

4 光猫改为桥接模式，使用路由器拨号

安装宽带时，运营商附送的光猫，一般会默认打开路由功能。这时光猫同时能作为路由器使用。

但光猫的功能和性能有限，一部分型号的光猫不支持 UPnP IGD 等协议，或者不能手动配置端口转发规则。

所以，可以考虑将光猫修改为桥接模式，通过自己的无线路由器拨号，充分利用路由器上端口转发、UPnP IGD、DMZ 等功能。

正常情况下，光猫改桥接，最简单的方式是拨打运营商的电脑，让运营商远程下发配置。也可以登录光猫的管理页面，自行进行修改，具体需要上网搜索运营商名和光猫型号来查找教程。

5 向运营商申请获取公网 IP

由于 IPv4 地址资源不足，不少运营商已经不再分配公网 IP。

但是，由于 IPv4 地址资源本身已经不足，不一定能够成功申请到公网 IP。另外，拥有公网 IP，家中的路由器能直接被公网访问，如果没有配置好，可能会带来更多安全问题。所以，需要根据自己的实际需要，来决定是否申请公网 IP。

6 PCP

对于运行 NAT 的家庭路由器，通过 UPnP IGD 或 NAT-PMP 协议，可以方便地将端口映射到公网。

但是，由于 IPv4 地址的不足，电信运营商也开始使用 NAT，不再为用户分配公网 IP。那么是否有一种类似 UPnP IGD 或者 NAT-PMP 的协议，运行在运营商的路由器上，能直接在运营商路由器上创建端口转发规则？

PCP 就是这样一种协议：

Port Control Protocol (PCP) - RFC6887
该协议由 NAT-PMP 发展而来，运行在运营商的路由器上。用户的应用程序可通过 PCP 协议，申请在运营商路由器上打开端口。

PCP 需要运营商的配合，选用支持的网络设备，并打开 PCP 功能，才能正常工作。根据 V2EX 网友的测试，国内已有运营商支持该协议，能通过 PCP 使 eMule 获得 High ID：

介绍一个可能有助于 CGN NAT 端口映射的工具 - V2EX

7 服务器中转

通过第三方服务器中转的方式，让内网设备供外部访问。

这种方式虽然需要第三方服务器的参与，浪费资源，但成功率最高，所以应用范围也很普遍。例如常见的游戏加速器，就可以通过第三方服务器中转的方式，为游戏主机提供更高的 NAT 类型：
网易UU加速盒
也有不少开源的反向代理工具，可以搭建在自己的服务器上，使内网服务可在公网访问：
fatedier/frp
ehang-io/nps

服务器中转需要额外的服务器，且需要消耗服务器上的流量。所以这种方式往往需要用户额外付费，例如购买游戏加速器会员，或者自行购买虚拟服务器，并在服务器上搭建反向代理应用。

而对于微信语音、视频通话等应用，默认也会使用其他 NAT 穿透技术，来节省微信服务器的流量费用，降低成本。当其他 NAT 穿透方式不可用时，则采用服务器中转的方式，保证能够正常通话。

8 NAT 打洞

NAT 打洞的工作过程
NAT 打洞，就可以 使两台内网设备能够直接通信，不需要第三方服务器的中转、不需要对路由器进行特殊设置、也不需要运营商的配置。微信语音、腾讯会议、Skype 通信等消耗流量较大的应用，都会利用 NAT 打洞实现内网设备间的直接通信。

我们以 PC 1、PC 2 两台主机的通信为例。两台主机均位于 NAT 路由器之后，各自的 IP 地址都是内网地址，无法互相通信：
在这里插入图片描述
1 在两台主机能够直接通信之前，需要一台第三方服务器：

2 PC 1、PC 2 首先需要给服务器发送一个报文。经过 NAT 路由器后，报文的源 IP 和源端口号被转换，同时在路由器上形成 NAT 表项：

3 报文到达服务器后，服务器记录下 PC 1、PC 2 两侧报文的源 IP 和源端口号，也就是 PC 1、PC 2 两侧的公网 IP 和外部端口号。然后，服务器将两台设备的公网 IP、外部端口号发送给对方。