去中心化的网络设计—P2P的实现

网络设计—P2P的实现"/>

去中心化的网络设计—P2P的实现

随着区块链的越来越火，去中心化的网络设计再次被拿到技术人员面前。在这里我使用非常通俗的语言，帮大家来理解去中心化的网络设计的基础—网络穿透。再使用代码来实现穿透。如果阐述不到位的地方，欢迎大家抛砖。

在有中心化服务器的网络中，客户端，服务器，网关构成网络拓扑图。如下图1所示：由于后续出现的名词概念很多，先约法三章，在这里统一一下称呼：所有的终端机器成为客户端，不同客户端使用大写字母区分（A,B,C,…）；客户端上面运行的应用程序统一称为客户程序，不同的应用程序使用不数字区分（1,2,3,…）。作为服务器的物理机称为服务器，而服务器上运行的程序称为服务程序，后文中每一个拓扑组件都只有一个IP地址。为客户端提供公网IP服务的组件称为网关。

去中心化的网络设计—P2P的实现

图1 中心化服务器的网络拓扑图

从网关映射到客户端中的网络结构，这里需要引入一个NAT的概念。什么NAT呢？中文名叫网络地址转换，习惯称为网络地址映射。为什么需要网络地址映射呢？：需要说到IPV4网络地址已经用完，全部使用IPV6又会造成很多只支持IPV4的终端设备无法正常使用，所以网络地址映射应运而生，忍辱负重。才会有我们现在所谓的网络穿透的出现。到底怎么映射的？如图2网络地址映射所示。客户程序使用192.168.0.234:7890发送数据，通过网关的网络地址映射在公网被转换为112.93.116.102:6834，被互联网上的大家所认知。此时在公网上使用客户程序的ip与端口被112.93.116.102:6834代替。在这里大家应该明白了NAT是何许物种了。

去中心化的网络设计—P2P的实现

图2 网络地址映射

为了保持新手福音，业界良心的态度。什么是穿透？因为NAT是客户程序发起的，网络为了保持通讯新建的一个临时牌照，随时可能被收回，而且重新发起后的牌照不一样。从而外界及时知道了这个临时牌照也没有用。所以需要通过穿透在网关上面打个洞，来为外界进行服务。那NAT与穿透有什么关系呢？正因为有了NAT才需要穿透，如果是IPV6每个客户端一个IP地址，那就不需要直接可以找到客户端了。

网络地址映射

由于网关的安全性要求不一致，就出现四种不同的NAT方式。分别进行阐述：

第一种完全锥形NAT，英文名叫Full Cone NAT。如图3完全锥形NAT所示，客户程序(192.168.0.234:7890)与服务器A(13.44.178.98:9800)通信，通过网关的地址转换产生的临时牌照的公网地址（112.93.116.102:6834），服务器B（157.78.13.156:23456）发送数据到公网地址（112.93.116.102:6834），如果客户程序(192.168.0.234:7890)能够收到服务器