NAT punching hole tech

  1. What is NAT Hole Punching?

    • NAT hole punching is a technique used to establish direct connections between devices behind Network Address Translation (NAT) routers or firewalls.
    • The goal is to allow communication between two devices (let’s call them Node A and Node B) that are both behind different NATs.
  2. The Problem with NATs:

    • NATs map private IP addresses to a single public IP address.
    • When Node A wants to communicate with Node B, their private IP addresses are not directly reachable from the public internet.
    • NATs typically block unsolicited incoming traffic (for security reasons), making direct communication impossible.
  3. The Hole Punching Process:

    • Here’s how NAT hole punching works step by step:
      1. Rendezvous Server (S):
        • A publicly reachable server (often called a rendezvous server) acts as an intermediary.
        • Both Node A and Node B connect to this server.
      2. Exchange Addresses:
        • Node A sends a connection request to the server, indicating its desire to communicate with Node B.
        • The server responds by sharing Node B’s public IP address and port with Node A, and vice versa.
      3. Initial Garbage Messages:
        • Node A sends a “garbage” message to Node B (e.g., an empty packet).
        • Node B does the same, sending a garbage message to Node A.
        • These initial messages are intentionally discarded by their respective NATs.
      4. NAT State Tracking:
        • However, the NATs on both sides remember the address and port to which the garbage messages were sent.
        • Any incoming messages from that address are considered related to the previous (failed) communication attempt.
      5. Second Attempt:
        • Now, Node A and Node B try again, sending meaningful messages (not garbage).
        • The NATs recognize these messages as replies to the previous attempt and allow them through.
        • Voilà! A connection is established, and the “hole” is punched.
      6. Direct Communication:
        • Node A and Node B can now communicate directly using their public IP addresses and ports.
  4. Terminology:

    • A: Node 1 (e.g., your computer)
    • B: Node 2 (e.g., your friend’s computer)
    • S: Rendezvous server
  5. Safety and Consent:

    • Hole punching is safe because both ends must initiate the connection.
    • Consent from both users is required for the process to work.

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