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CHAPTER 5
第 5 章 P2P 应用的相关技术


在学习了本章后,希望读者能够掌握以下几点:
(1)穿越 NAT 实现 P2P 通信;
(2)P2P 在 IMS 中的应用;
(3)P2P 与 VoIP 技术的结合。
P2P 与网络穿越
NAT 网络概念
产生的背景
NAT 概念产生的一个主要原因就是网络规模的超高速增长,如表 5-1
所示。
表 5-1 网络规模的增长
网络发展事件网络增长规模
上连接的网络,机器和用户快速增长,特别是
1983 年 1 月 1 日 TCP/IP 协议簇成为 和 互连以后,数目更以指数增长。很多
上唯一的正式协议的地区网络开始加入,并且开始与加拿大、欧洲和太平洋地
区的网络连接
20 世纪 80 年代中期, 出现网络规模增长保持指数级
到了 1990 年已经拥有了 3000 个网络和 20 万台计算机。1992
年,已有 100 万台主机与 相通。1995 年已经有了多
20 世纪 90 年代,高速发展
条主干网,数百个中级(地区)网,上万个 LAN,数百万主
机和上千万用户,规模大约每年翻一番

因特网业务的发展需要它能够提供大量 IP 地址来满足企业和个人的
访问需求。但是人们开始制定网络协议的时候,没有考虑到网络的规模能
够增长得如此迅速,所以造成了现有网络协议 IP 地址的短缺。人们提出了
大量的解决方案,例如提出了 IPv6 协议来扩大 IP 地址的大小,改变 IP 地
址结构,甚至提出了废弃 IP 地址。不幸的是,这些方案要么改变路由器的
结构,要么改变 PC 结构或者同时改变这两者,所以这些方案不能够马上
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第 5 章
P2P
实施。一种新的解决方案——地址复用产生了。
这种解决方案是基于这样的事实:在任意给定的时刻,私网域中只有很小比例的主机和应
用
公网中的主机进行通信。基于这种思想,在私网内部没有必要为每台主机都分配一个公网的的
IP 地址。这样整个网络就被分成了私网域和公网域。在私网域内部,主机之间的通信地址完相
关
全可以使用可以重复利用的私网地址。如果私网内部的主机需要和公网的主机进行通信,只技
术
需要动态地把 NAT 设备的公网 IP 地址分配给需要和公网进行通信的主机,NAT 作为中间转
发设备,起到桥接作用,实现二者之间的通信。
1993 年由 Paul Francis 和 Tony Eng munication R,计算机通
信评论)杂志发表了一篇关于地址复用的论文,在这篇论文中首次提到了地址复用的思想和
实现地址复用的 NAT 设备。IETF( Engineering Task Force,因特网工程任务组)在
1994 年 5 月提出了 NAT 协议,当时主要是为了解决网络地址短缺的问题;IETF 又在 1996
年 2 月提出了私有网络的概念。在 1999 年 8 月 IETF 提出了 NAT 中使用的相关术语。目前
NAT 设备已经广泛应用于各级网络之中。
概述
NAT work Address Translation,可翻译为网络地址转换或者网络地址翻译。
NAT 是在 IPv4 地址日益短缺和路由表不断增大的情况下产生的,部署 NAT 的主要目的就是
为了能够重用 IP 地址。Windows 操作系统中用于多台主机共享上网的“连接共享”
使用的就是 NAT 技术,还有许多因特网网关设备也都使用 NAT。
NAT 技术通过将局域网上的主机地址映射为 上的有效 IP 地址,从而实现了网络
地址的复用。NAT 技术不仅隐藏了内部网络地址信息,使外界无法直接访问内部网络设备,
保护内部网络,同时也暂时解决了 IPv4 地址不足的问题。NAT 允许任何内部主机访问
上的任何服务。NAT 网络示意图如图 5-1 所示。
因特网地址分配组织规定以下的 3 个网络地址保留作私有地址,见表 5-2。
表 5-2 私有 IP 地址空间
~
A 类
(/8 前缀或 子网)
~
私有 IP 地址空间 B 类
(/16 前缀或 子网)
~
C 类
(/24 前缀或 子网)

这 3 个区间的网络地址不会在因特网上被分配,但可以在局