Реализация дырокола в UDP - PullRequest
       113

Реализация дырокола в UDP

20 голосов
/ 04 февраля 2012

Я пытаюсь выполнить пробивание дырок UDP. Я основываю свою теорию на этой статье и этой странице WIKI , но я сталкиваюсь с некоторыми проблемами, связанными с ее кодированием на C #. Вот моя проблема:

Используя код, который был размещен здесь Теперь я могу подключиться к удаленному компьютеру и прослушивать один и тот же порт для входящих подключений (привязать 2 UDP-клиента к одному порту).

По какой-то причине две привязки к одному и тому же порту блокируют друг друга от получения каких-либо данных. У меня есть UDP-сервер, который отвечает на мое соединение, поэтому, если я сначала подключусь к нему перед привязкой любого другого клиента к порту, я получу его ответы обратно.

Если я связываю другого клиента с портом, данные не будут получены ни на одном из клиентов.

Ниже приведены 2 фрагмента кода, которые показывают мою проблему. Первый подключается к удаленному серверу для создания правила на устройстве NAT, а затем прослушиватель запускается в другом потоке для захвата входящих пакетов. Затем код отправляет пакеты на локальный IP, чтобы слушатель получил его. Второй только отправляет пакеты на локальный IP, чтобы убедиться, что это работает. Я знаю, что это не настоящий дырокол, поскольку я отправляю пакеты самому себе, вообще не живя с устройством NAT. Я столкнулся с проблемой на этом этапе, и я не думаю, что это будет иначе, если я использую компьютер вне устройства NAT для подключения.

[ПРАВИТЬ] 2/4/2012 Я попытался использовать другой компьютер в моей сети и WireShark (анализатор пакетов) для проверки прослушивателя. Я вижу пакеты, поступающие с другого компьютера, но не полученные UDP-клиентом-слушателем (udpServer) или UDP-клиентом (клиентом) отправителя.

[ПРАВИТЬ] 2/5/2010 Теперь я добавил вызов функции, чтобы закрыть первый UDP-клиент после первоначальной отправки и получения пакетов, только если второй UDP-клиент прослушивает порт. Это работает, и я могу получать пакеты изнутри сети на этом порту. Я сейчас попробую отправлять и получать пакеты извне сети. Я опубликую свои выводы, как только найду что-нибудь.

Используя этот код, я получаю данные о прослушивающем клиенте:

static void Main(string[] args)
{
    IPEndPoint localpt = new IPEndPoint(Dns.Resolve(Dns.GetHostName()).AddressList[0], 4545);

    ThreadPool.QueueUserWorkItem(delegate
    {
        UdpClient udpServer = new UdpClient();
        udpServer.ExclusiveAddressUse = false;
        udpServer.Client.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Socket, SocketOptionName.ReuseAddress, true);
        udpServer.Client.Bind(localpt);

        IPEndPoint inEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
        Console.WriteLine("Listening on " + localpt + ".");
        byte[] buffer = udpServer.Receive(ref inEndPoint); //this line will block forever
        Console.WriteLine("Receive from " + inEndPoint + " " + Encoding.ASCII.GetString(buffer) + ".");
    });

    Thread.Sleep(1000);

    UdpClient udpServer2 = new UdpClient(6000);

    // the following lines work and the data is received
    udpServer2.Connect(Dns.Resolve(Dns.GetHostName()).AddressList[0], 4545);
    udpServer2.Send(new byte[] { 0x41 }, 1);

    Console.Read();
}

Если я использую следующий код, после соединения и передачи данных между моим клиентом и сервером, прослушивающий UDP-клиент ничего не получит:

static void Main(string[] args)
{
    IPEndPoint localpt = new IPEndPoint(Dns.Resolve(Dns.GetHostName()).AddressList[0], 4545);

    //if the following lines up until serverConnect(); are removed all packets are received correctly
    client = new UdpClient();
    client.ExclusiveAddressUse = false;
    client.Client.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Socket, SocketOptionName.ReuseAddress, true);
    client.Client.Bind(localpt);
    remoteServerConnect(); //connection to remote server is done here
                           //response is received correctly and printed to the console

    ThreadPool.QueueUserWorkItem(delegate
    {
        UdpClient udpServer = new UdpClient();
        udpServer.ExclusiveAddressUse = false;
        udpServer.Client.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Socket, SocketOptionName.ReuseAddress, true);
        udpServer.Client.Bind(localpt);

        IPEndPoint inEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
        Console.WriteLine("Listening on " + localpt + ".");
        byte[] buffer = udpServer.Receive(ref inEndPoint); //this line will block forever
        Console.WriteLine("Receive from " + inEndPoint + " " + Encoding.ASCII.GetString(buffer) + ".");
    });

    Thread.Sleep(1000);

    UdpClient udpServer2 = new UdpClient(6000);

    // I expected the following line to work and to receive this as well
    udpServer2.Connect(Dns.Resolve(Dns.GetHostName()).AddressList[0], 4545);
    udpServer2.Send(new byte[] { 0x41 }, 1);

    Console.Read();
}

Ответы [ 5 ]

13 голосов
/ 07 июля 2012

Если я правильно понимаю, вы пытаетесь установить связь между равноправными узлами между двумя клиентами, каждый из которых находится за другим NAT, с использованием сервера-посредника для пробивки дырок?

Несколько лет назад я сделал то же самое в C #, я еще не нашел код, но, если хотите, приведу несколько советов:

Во-первых, я бы не стал использовать функцию Connect () в udpclient, поскольку UDP - это протокол без установления соединения, и эта функция на самом деле скрывает функциональность UDP-сокета.

Вы должны выполнить следующие шаги:

  1. Открыть сокет UDP на сервере, порты которого не заблокированы брандмауэром, на конкретном порту (например, Привязать этот сокет к выбранному порту, например 23000)
  2. Создайте сокет UDP на первом клиенте и отправьте что-нибудь на сервер в 23000. Не связывайте этот сокет . Когда для отправки пакета используется udp, Windows автоматически назначит свободный порт сокету
  3. Сделайте то же самое с другим клиентом
  4. Сервер получил 2 пакета от 2 клиентов по 2 разным адресам с 2 разными портами. Проверьте, может ли сервер отправлять пакеты обратно по тому же адресу и порту. (Если это не работает, вы сделали что-то не так или ваш NAT не работает. Вы знаете, что он работает, если вы можете играть в игры, не открывая порты: D)
  5. Теперь сервер должен отправлять адрес и порт других клиентов каждому подключенному клиенту.
  6. Теперь клиент должен иметь возможность отправлять пакеты по протоколу UDP на адреса, полученные с сервера.

Вы должны заметить, что порт, используемый на nat, вероятно, не совпадает с портом на вашем клиентском ПК !! Сервер должен распределить этот внешний порт для клиентов. Для отправки на! Необходимо использовать внешние адреса и внешние порты!

Также обратите внимание, что ваш NAT может не поддерживать этот тип переадресации портов. Некоторые NAT перенаправляют весь входящий трафик на назначенный порт клиенту, что вам и нужно. Но некоторые nats делают фильтрацию по адресам входящих пакетов, чтобы блокировать пакеты других клиентов. Это вряд ли при использовании стандартного персонального пользовательского маршрутизатора.

4 голосов
/ 17 марта 2017

Редактировать: После гораздо большего тестирования это, кажется, не работает для меня, если я не включаю UPnP.Поэтому многие вещи, которые я написал здесь, могут оказаться полезными, но у многих людей не включен UPnP (потому что это угроза безопасности), поэтому он не будет работать для них.

Вот некоторый код, использующий PubNubв качестве сервера ретрансляции :).Я не рекомендую использовать этот код без тестирования, потому что он не идеален (я не уверен, является ли он даже безопасным или правильным способом? Idk, я не специалист по сетевым технологиям), но он должен дать вам представлениечто делатьПо крайней мере, это сработало для меня до сих пор в хобби-проекте.Вот что ему не хватает:

  • Проверка, находится ли клиент в вашей локальной сети.Я просто отправляю оба, которые работают для вашей локальной сети и устройства в другой сети, но это очень неэффективно.
  • Тестирование, когда клиент перестает слушать, если, например, он закрыл программу.Поскольку это UDP, он не имеет состояния, поэтому не имеет значения, отправляем ли мы сообщения в пустоту, но мы, вероятно, не должны этого делать, если никто их не получает
  • Я использую Open.NAT для программной переадресации портов, но это может не работать на некоторых устройствах.В частности, он использует UPnP, который немного небезопасен и требует, чтобы порт UDP 1900 был перенаправлен вручную.Как только они это делают, это поддерживается большинством маршрутизаторов, но многие еще этого не сделали.

Итак, прежде всего, вам нужен способ получения ваших внешних и локальных IP-адресов.Вот код для получения вашего локального IP:

// From /4220139/poluchit-lokalnyi-ip-adres
public string GetLocalIp()
{
    var host = Dns.GetHostEntry(Dns.GetHostName());
    foreach (var ip in host.AddressList)
    {
        if (ip.AddressFamily == AddressFamily.InterNetwork)
        {
            return ip.ToString();
        }
    }
    throw new Exception("Failed to get local IP");
}

А вот код для получения вашего внешнего IP с помощью нескольких веб-сайтов, которые предназначены для возврата вашего внешнего IP

public string GetExternalIp()
{
    for (int i = 0; i < 2; i++)
    {
        string res = GetExternalIpWithTimeout(400);
        if (res != "")
        {
            return res;
        }
    }
    throw new Exception("Failed to get external IP");
}
private static string GetExternalIpWithTimeout(int timeoutMillis)
{
    string[] sites = new string[] {
      "http://ipinfo.io/ip",
      "http://icanhazip.com/",
      "http://ipof.in/txt",
      "http://ifconfig.me/ip",
      "http://ipecho.net/plain"
    };
    foreach (string site in sites)
    {
        try
        {
            HttpWebRequest request = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(site);
            request.Timeout = timeoutMillis;
            using (var webResponse = (HttpWebResponse)request.GetResponse())
            {
                using (Stream responseStream = webResponse.GetResponseStream())
                {
                    using (StreamReader responseReader = new System.IO.StreamReader(responseStream, Encoding.UTF8))
                    {
                        return responseReader.ReadToEnd().Trim();
                    }
                }
            }
        }
        catch
        {
            continue;
        }
    }

    return "";

}

Теперь нам нужно найти открытый порт и перенаправить его на внешний порт.Как упоминалось выше, я использовал Open.NAT .Во-первых, вы составляете список портов, которые, по вашему мнению, будут разумно использовать для вашего приложения, после просмотра зарегистрированных портов UDP .Вот несколько примеров:

public static int[] ports = new int[]
{
  5283,
  5284,
  5285,
  5286,
  5287,
  5288,
  5289,
  5290,
  5291,
  5292,
  5293,
  5294,
  5295,
  5296,
  5297
};

Теперь мы можем просмотреть их и, надеюсь, найти тот, который не используется для переадресации портов на:

public UdpClient GetUDPClientFromPorts(out Socket portHolder, out string localIp, out int localPort, out string externalIp, out int externalPort)
{
  localIp = GetLocalIp();
  externalIp = GetExternalIp();

  var discoverer = new Open.Nat.NatDiscoverer();
  var device = discoverer.DiscoverDeviceAsync().Result;

  IPAddress localAddr = IPAddress.Parse(localIp);
  int workingPort = -1;
  for (int i = 0; i < ports.Length; i++)
  {
      try
      {
          // You can alternatively test tcp with  nc -vz externalip 5293 in linux and
          // udp with  nc -vz -u externalip 5293 in linux
          Socket tempServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
          tempServer.Bind(new IPEndPoint(localAddr, ports[i]));
          tempServer.Close();
          workingPort = ports[i];
          break;
      }
      catch
      {
        // Binding failed, port is in use, try next one
      }
  }


  if (workingPort == -1)
  {
      throw new Exception("Failed to connect to a port");
  }


  int localPort = workingPort;

  // You could try a different external port if the below code doesn't work
  externalPort = workingPort;

  // Mapping ports
  device.CreatePortMapAsync(new Open.Nat.Mapping(Open.Nat.Protocol.Udp, localPort, externalPort));

  // Bind a socket to our port to "claim" it or cry if someone else is now using it
  try
  {
      portHolder = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
      portHolder.Bind(new IPEndPoint(localAddr, localPort));
  }
  catch
  {
      throw new Exception("Failed, someone is now using local port: " + localPort);
  }


  // Make a UDP Client that will use that port
  UdpClient udpClient = new UdpClient(localPort);
  return udpClient;
}

Теперь для PubNubкод сервера ретрансляции (P2PPeer будет определен позже ниже).Здесь много чего, поэтому я не собираюсь объяснять это, но, надеюсь, код достаточно ясен, чтобы помочь вам понять, что происходит

public delegate void NewPeerCallback(P2PPeer newPeer);
public event NewPeerCallback OnNewPeerConnection;

public Pubnub pubnub;
public string pubnubChannelName;
public string localIp;
public string externalIp;
public int localPort;
public int externalPort;
public UdpClient udpClient;
HashSet<string> uniqueIdsPubNubSeen;
object peerLock = new object();
Dictionary<string, P2PPeer> connectedPeers;
string myPeerDataString;

public void InitPubnub(string pubnubPublishKey, string pubnubSubscribeKey, string pubnubChannelName)
{
    uniqueIdsPubNubSeen = new HashSet<string>();
    connectedPeers = new Dictionary<string, P2PPeer>;
    pubnub = new Pubnub(pubnubPublishKey, pubnubSubscribeKey);
    myPeerDataString = localIp + " " + externalIp + " " + localPort + " " + externalPort + " " + pubnub.SessionUUID;
    this.pubnubChannelName = pubnubChannelName;
    pubnub.Subscribe<string>(
        pubnubChannelName,
        OnPubNubMessage,
        OnPubNubConnect,
        OnPubNubError);
    return pubnub;
}

//// Subscribe callbacks
void OnPubNubConnect(string res)
{
    pubnub.Publish<string>(pubnubChannelName, connectionDataString, OnPubNubTheyGotMessage, OnPubNubMessageFailed);
}

void OnPubNubError(PubnubClientError clientError)
{
    throw new Exception("PubNub error on subscribe: " + clientError.Message);
}

void OnPubNubMessage(string message)
{
    // The message will be the string ["localIp externalIp localPort externalPort","messageId","channelName"]
    string[] splitMessage = message.Trim().Substring(1, message.Length - 2).Split(new char[] { ',' });
    string peerDataString = splitMessage[0].Trim().Substring(1, splitMessage[0].Trim().Length - 2);

    // If you want these, I don't need them
    //string peerMessageId = splitMessage[1].Trim().Substring(1, splitMessage[1].Trim().Length - 2);
    //string channelName = splitMessage[2].Trim().Substring(1, splitMessage[2].Trim().Length - 2);


    string[] pieces = peerDataString.Split(new char[] { ' ', '\t' });
    string peerLocalIp = pieces[0].Trim();
    string peerExternalIp = pieces[1].Trim();
    string peerLocalPort = int.Parse(pieces[2].Trim());
    string peerExternalPort = int.Parse(pieces[3].Trim());
    string peerPubnubUniqueId = pieces[4].Trim();

    pubNubUniqueId = pieces[4].Trim();

    // If you are on the same device then you have to do this for it to work idk why
    if (peerLocalIp == localIp && peerExternalIp == externalIp)
    {
        peerLocalIp = "127.0.0.1";
    }


    // From me, ignore
    if (peerPubnubUniqueId == pubnub.SessionUUID)
    {
        return;
    }

    // We haven't set up our connection yet, what are we doing
    if (udpClient == null)
    {
        return;
    }


    // From someone else


    IPEndPoint peerEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(peerExternalIp), peerExternalPort);
    IPEndPoint peerEndPointLocal = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(peerLocalIp), peerLocalPort);

    // First time we have heard from them
    if (!uniqueIdsPubNubSeen.Contains(peerPubnubUniqueId))
    {
        uniqueIdsPubNubSeen.Add(peerPubnubUniqueId);

        // Dummy messages to do UDP hole punching, these may or may not go through and that is fine
        udpClient.Send(new byte[10], 10, peerEndPoint);
        udpClient.Send(new byte[10], 10, peerEndPointLocal); // This is if they are on a LAN, we will try both
        pubnub.Publish<string>(pubnubChannelName, myPeerDataString, OnPubNubTheyGotMessage, OnPubNubMessageFailed);
    }
    // Second time we have heard from them, after then we don't care because we are connected
    else if (!connectedPeers.ContainsKey(peerPubnubUniqueId))
    {
        //bool isOnLan = IsOnLan(IPAddress.Parse(peerExternalIp)); TODO, this would be nice to test for
        bool isOnLan = false; // For now we will just do things for both
        P2PPeer peer = new P2PPeer(peerLocalIp, peerExternalIp, peerLocalPort, peerExternalPort, this, isOnLan);
        lock (peerLock)
        {
            connectedPeers.Add(peerPubnubUniqueId, peer);
        }

        // More dummy messages because why not
        udpClient.Send(new byte[10], 10, peerEndPoint);
        udpClient.Send(new byte[10], 10, peerEndPointLocal);


        pubnub.Publish<string>(pubnubChannelName, connectionDataString, OnPubNubTheyGotMessage, OnPubNubMessageFailed);
        if (OnNewPeerConnection != null)
        {
            OnNewPeerConnection(peer);
        }
    }
}

//// Publish callbacks
void OnPubNubTheyGotMessage(object result)
{

}

void OnPubNubMessageFailed(PubnubClientError clientError)
{
    throw new Exception("PubNub error on publish: " + clientError.Message);
}

А вот P2PPeer

public class P2PPeer
{
    public string localIp;
    public string externalIp;
    public int localPort;
    public int externalPort;
    public bool isOnLan;

    P2PClient client;

    public delegate void ReceivedBytesFromPeerCallback(byte[] bytes);

    public event ReceivedBytesFromPeerCallback OnReceivedBytesFromPeer;


    public P2PPeer(string localIp, string externalIp, int localPort, int externalPort, P2PClient client, bool isOnLan)
    {
        this.localIp = localIp;
        this.externalIp = externalIp;
        this.localPort = localPort;
        this.externalPort = externalPort;
        this.client = client;
        this.isOnLan = isOnLan;



        if (isOnLan)
        {
            IPEndPoint endPointLocal = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(localIp), localPort);
            Thread localListener = new Thread(() => ReceiveMessage(endPointLocal));
            localListener.IsBackground = true;
            localListener.Start();
        }

        else
        {
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(externalIp), externalPort);
            Thread externalListener = new Thread(() => ReceiveMessage(endPoint));
            externalListener.IsBackground = true;
            externalListener.Start();
        }
    }

    public void SendBytes(byte[] data)
    {
        if (client.udpClient == null)
        {
            throw new Exception("P2PClient doesn't have a udpSocket open anymore");
        }
        //if (isOnLan) // This would work but I'm not sure how to test if they are on LAN so I'll just use both for now
        {
            client.udpClient.Send(data, data.Length, new IPEndPoint(IPAddress.Parse(localIp), localPort));
        }
        //else
        {
            client.udpClient.Send(data, data.Length, new IPEndPoint(IPAddress.Parse(externalIp), externalPort));
        }
    }

    // Encoded in UTF8
    public void SendString(string str)
    {
        SendBytes(System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(str));
    }


    void ReceiveMessage(IPEndPoint endPoint)
    {
        while (client.udpClient != null)
        {
            byte[] message = client.udpClient.Receive(ref endPoint);
            if (OnReceivedBytesFromPeer != null)
            {
                OnReceivedBytesFromPeer(message);
            }
            //string receiveString = Encoding.UTF8.GetString(message);
            //Console.Log("got: " + receiveString);
        }
    }
}

Наконец, вот все, что я могу использовать:

using PubNubMessaging.Core; // Get from PubNub GitHub for C#, I used the Unity3D library
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading;

Я открыт для комментариев и вопросов, не стесняйтесь оставлять отзывы, если что-то здесь является плохой практикой или не работает.В переводе из моего кода было внесено несколько ошибок, которые я, в конце концов, здесь исправлю, но это должно, по крайней мере, дать вам представление о том, что делать.

3 голосов
/ 11 июня 2012

Вы пытались использовать функции Async, вот пример того, как вы можете заставить его работать, может потребоваться немного работы, чтобы сделать его на 100% функциональным:

    public void HolePunch(String ServerIp, Int32 Port)
    {
        IPEndPoint LocalPt = new IPEndPoint(Dns.GetHostEntry(Dns.GetHostName()).AddressList[0], Port);
        UdpClient Client = new UdpClient();
        Client.ExclusiveAddressUse = false;
        Client.Client.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Socket, SocketOptionName.ReuseAddress, true);
        Client.Client.Bind(LocalPt);

        IPEndPoint RemotePt = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(ServerIp), Port);

        // This Part Sends your local endpoint to the server so if the two peers are on the same nat they can bypass it, you can omit this if you wish to just use the remote endpoint.
        byte[] IPBuffer = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(Dns.GetHostEntry(Dns.GetHostName()).AddressList[0].ToString());
        byte[] LengthBuffer = BitConverter.GetBytes(IPBuffer.Length);
        byte[] PortBuffer = BitConverter.GetBytes(Port);
        byte[] Buffer = new byte[IPBuffer.Length + LengthBuffer.Length + PortBuffer.Length];
        LengthBuffer.CopyTo(Buffer,0);
        IPBuffer.CopyTo(Buffer, LengthBuffer.Length);
        PortBuffer.CopyTo(Buffer, IPBuffer.Length + LengthBuffer.Length);
        Client.BeginSend(Buffer, Buffer.Length, RemotePt, new AsyncCallback(SendCallback), Client);

        // Wait to receve something
        BeginReceive(Client, Port);

        // you may want to use a auto or manual ResetEvent here and have the server send back a confirmation, the server should have now stored your local (you sent it) and remote endpoint.

        // you now need to work out who you need to connect to then ask the server for there remote and local end point then need to try to connect to the local first then the remote.
        // if the server knows who you need to connect to you could just have it send you the endpoints as the confirmation.

        // you may also need to keep this open with a keepalive packet untill it is time to connect to the peer or peers.

        // once you have the endpoints of the peer you can close this connection unless you need to keep asking the server for other endpoints

        Client.Close();
    }

    public void ConnectToPeer(String PeerIp, Int32 Port)
    {
        IPEndPoint LocalPt = new IPEndPoint(Dns.GetHostEntry(Dns.GetHostName()).AddressList[0], Port);
        UdpClient Client = new UdpClient();
        Client.ExclusiveAddressUse = false;
        Client.Client.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Socket, SocketOptionName.ReuseAddress, true);
        Client.Client.Bind(LocalPt);
        IPEndPoint RemotePt = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(PeerIp), Port);
        Client.Connect(RemotePt);
        //you may want to keep the peer client connections in a list.

        BeginReceive(Client, Port);
    }

    public void SendCallback(IAsyncResult ar)
    {
        UdpClient Client = (UdpClient)ar.AsyncState;
        Client.EndSend(ar);
    }

    public void BeginReceive(UdpClient Client, Int32 Port)
    {
        IPEndPoint ListenPt = new IPEndPoint(IPAddress.Any, Port);

        Object[] State = new Object[] { Client, ListenPt };

        Client.BeginReceive(new AsyncCallback(ReceiveCallback), State);
    }

    public void ReceiveCallback(IAsyncResult ar)
    {
        UdpClient Client = (UdpClient)((Object[])ar.AsyncState)[0];
        IPEndPoint ListenPt = (IPEndPoint)((Object[])ar.AsyncState)[0];

        Byte[] receiveBytes = Client.EndReceive(ar, ref ListenPt);
    }

Надеюсь, это поможет.

1 голос
/ 05 февраля 2012

Обновление:

Какой из UdpClients связывается первым, тот будет отправлять входящие пакеты Windows.В вашем примере попробуйте переместить блок кода, который устанавливает поток прослушивания, на верх.

Вы уверены, что проблема не только в том, что поток приема записывается только для обработки одного приема?Попробуйте заменить получающую нить следующим образом.

ThreadPool.QueueUserWorkItem(delegate
{
    UdpClient udpServer = new UdpClient();
    udpServer.ExclusiveAddressUse = false;
    udpServer.Client.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Socket, SocketOptionName.ReuseAddress, true);
    udpServer.Client.Bind(localpt);

    IPEndPoint inEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
    Console.WriteLine("Listening on " + localpt + ".");

    while (inEndPoint != null)
    {
        byte[] buffer = udpServer.Receive(ref inEndPoint);
        Console.WriteLine("Bytes received from " + inEndPoint + " " + Encoding.ASCII.GetString(buffer) + ".");
    }
});
0 голосов
/ 08 ноября 2018

Извините за загрузку такого огромного куска кода, но я думаю, что это очень ясно объясняет, как все работает, и может быть действительно полезным. Если у вас возникнут проблемы с этим кодом, сообщите мне.

Примечание:

  1. это всего лишь черновик
  2. (важно), вы ДОЛЖНЫ сообщить серверу свою локальную конечную точку. если вы этого не сделаете, вы не сможете обмениваться данными между двумя одноранговыми узлами за одним NAT (например, на одном локальном компьютере), даже если на сервере отсутствует NAT
  3. Вы должны закрыть клиент "puncher" (по крайней мере, мне не удалось получить какие-либо пакеты, пока я не сделал это). позже вы сможете общаться с сервером, используя UdpClient
  4. конечно не будет работать с симметричным NAT
  5. если вы обнаружите, что что-то в этом коде является "ужасной практикой", скажите, пожалуйста, я не эксперт по сети :)

Server.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using HolePunching.Common;

namespace HolePunching.Server
{
    class Server
    {
        private static bool _isRunning;
        private static UdpClient _udpClient;
        private static readonly Dictionary<byte, PeerContext> Contexts = new Dictionary<byte, PeerContext>();

        private static readonly Dictionary<byte, byte> Mappings = new Dictionary<byte, byte>
        {
            {1, 2},
            {2, 1},
        };

        static void Main()
        {
            _udpClient = new UdpClient( Consts.UdpPort );
            ListenUdp();

            Console.ReadLine();
            _isRunning = false;
        }

        private static async void ListenUdp()
        {
            _isRunning = true;

            while ( _isRunning )
            {
                try
                {
                    var receivedResults = await _udpClient.ReceiveAsync();

                    if ( !_isRunning )
                    {
                        break;
                    }

                    ProcessUdpMessage( receivedResults.Buffer, receivedResults.RemoteEndPoint );
                }
                catch ( Exception ex )
                {
                    Console.WriteLine( $"Error: {ex.Message}" );
                }
            }
        }

        private static void ProcessUdpMessage( byte[] buffer, IPEndPoint remoteEndPoint )
        {
            if ( !UdpProtocol.UdpInfoMessage.TryParse( buffer, out UdpProtocol.UdpInfoMessage message ) )
            {
                Console.WriteLine( $" >>> Got shitty UDP [ {remoteEndPoint.Address} : {remoteEndPoint.Port} ]" );
                _udpClient.Send( new byte[] { 1 }, 1, remoteEndPoint );
                return;
            }

            Console.WriteLine( $" >>> Got UDP from {message.Id}. [ {remoteEndPoint.Address} : {remoteEndPoint.Port} ]" );

            if ( !Contexts.TryGetValue( message.Id, out PeerContext context ) )
            {
                context = new PeerContext
                {
                    PeerId = message.Id,
                    PublicUdpEndPoint = remoteEndPoint,
                    LocalUdpEndPoint = new IPEndPoint( message.LocalIp, message.LocalPort ),
                };

                Contexts.Add( context.PeerId, context );
            }

            byte partnerId = Mappings[context.PeerId];
            if ( !Contexts.TryGetValue( partnerId, out context ) )
            {
                _udpClient.Send( new byte[] { 1 }, 1, remoteEndPoint );
                return;
            }

            var response = UdpProtocol.PeerAddressMessage.GetMessage(
                partnerId,
                context.PublicUdpEndPoint.Address,
                context.PublicUdpEndPoint.Port,
                context.LocalUdpEndPoint.Address,
                context.LocalUdpEndPoint.Port );

            _udpClient.Send( response.Data, response.Data.Length, remoteEndPoint );

            Console.WriteLine( $" <<< Responsed to {message.Id}" );
        }
    }

    public class PeerContext
    {
        public byte PeerId { get; set; }
        public IPEndPoint PublicUdpEndPoint { get; set; }
        public IPEndPoint LocalUdpEndPoint { get; set; }
    }
}

Client.cs

using System;

namespace HolePunching.Client
{
    class Client
    {
        public const string ServerIp = "your.server.public.address";

        static void Main()
        {
            byte id = ReadIdFromConsole();

            // you need some smarter :)
            int localPort = id == 1 ? 61043 : 59912;
            var x = new Demo( ServerIp, id, localPort );
            x.Start();
        }

        private static byte ReadIdFromConsole()
        {
            Console.Write( "Peer id (1 or 2): " );

            var id = byte.Parse( Console.ReadLine() );

            Console.Title = $"Peer {id}";

            return id;
        }
    }
}

Demo.cs

using HolePunching.Common;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace HolePunching.Client
{
    public class Demo
    {
        private static bool _isRunning;

        private static UdpClient _udpPuncher;
        private static UdpClient _udpClient;
        private static UdpClient _extraUdpClient;
        private static bool _extraUdpClientConnected;

        private static byte _id;

        private static IPEndPoint _localEndPoint;
        private static IPEndPoint _serverUdpEndPoint;
        private static IPEndPoint _partnerPublicUdpEndPoint;
        private static IPEndPoint _partnerLocalUdpEndPoint;

        private static string GetLocalIp()
        {
            var host = Dns.GetHostEntry( Dns.GetHostName() );
            foreach ( var ip in host.AddressList )
            {
                if ( ip.AddressFamily == AddressFamily.InterNetwork )
                {
                    return ip.ToString();
                }
            }
            throw new Exception( "Failed to get local IP" );
        }

        public Demo( string serverIp, byte id, int localPort )
        {
            _serverUdpEndPoint = new IPEndPoint( IPAddress.Parse( serverIp ), Consts.UdpPort );
            _id = id;

            // we have to bind all our UdpClients to this endpoint
            _localEndPoint = new IPEndPoint( IPAddress.Parse( GetLocalIp() ), localPort );
        }

        public void Start(  )
        {
            _udpPuncher = new UdpClient(); // this guy is just for punching
            _udpClient = new UdpClient(); // this will keep hole alive, and also can send data
            _extraUdpClient = new UdpClient(); // i think, this guy is the best option for sending data (explained below)

            InitUdpClients( new[] { _udpPuncher, _udpClient, _extraUdpClient }, _localEndPoint );

            Task.Run( (Action) SendUdpMessages );
            Task.Run( (Action) ListenUdp );

            Console.ReadLine();
            _isRunning = false;
        }

        private void InitUdpClients(IEnumerable<UdpClient> clients, EndPoint localEndPoint)
        {
            // if you don't want to use explicit localPort, you should create here one more UdpClient (X) and send something to server (it will automatically bind X to free port). then bind all clients to this port and close X

            foreach ( var udpClient in clients )
            {
                udpClient.ExclusiveAddressUse = false;
                udpClient.Client.SetSocketOption( SocketOptionLevel.Socket, SocketOptionName.ReuseAddress, true );
                udpClient.Client.Bind( localEndPoint );
            }
        }

        private void SendUdpMessages()
        {
            _isRunning = true;

            var messageToServer = UdpProtocol.UdpInfoMessage.GetMessage( _id, _localEndPoint.Address, _localEndPoint.Port );
            var messageToPeer = UdpProtocol.P2PKeepAliveMessage.GetMessage();

            while ( _isRunning )
            {
                // while we dont have partner's address, we will send messages to server
                if ( _partnerPublicUdpEndPoint == null && _partnerLocalUdpEndPoint == null )
                {
                    _udpPuncher.Send( messageToServer.Data, messageToServer.Data.Length, _serverUdpEndPoint );
                    Console.WriteLine( $" >>> Sent UDP to server [ {_serverUdpEndPoint.Address} : {_serverUdpEndPoint.Port} ]" );
                }
                else
                {
                    // you can skip it. just demonstration, that you still can send messages to server
                    _udpClient.Send( messageToServer.Data, messageToServer.Data.Length, _serverUdpEndPoint );
                    Console.WriteLine( $" >>> Sent UDP to server [ {_serverUdpEndPoint.Address} : {_serverUdpEndPoint.Port} ]" );

                    // THIS is how we punching hole! very first this message should be dropped by partner's NAT, but it's ok.
                    // i suppose that this is good idea to send this "keep-alive" messages to peer even if you are connected already,
                    // because AFAIK "hole" for UDP lives ~2 minutes on NAT. so "we will let it die? NEVER!" (c)
                    _udpClient.Send( messageToPeer.Data, messageToPeer.Data.Length, _partnerPublicUdpEndPoint );
                    _udpClient.Send( messageToPeer.Data, messageToPeer.Data.Length, _partnerLocalUdpEndPoint );
                    Console.WriteLine( $" >>> Sent UDP to peer.public [ {_partnerPublicUdpEndPoint.Address} : {_partnerPublicUdpEndPoint.Port} ]" );
                    Console.WriteLine( $" >>> Sent UDP to peer.local [ {_partnerLocalUdpEndPoint.Address} : {_partnerLocalUdpEndPoint.Port} ]" );

                    // "connected" UdpClient sends data much faster, 
                    // so if you have something that your partner cant wait for (voice, for example), send it this way
                    if ( _extraUdpClientConnected )
                    {
                        _extraUdpClient.Send( messageToPeer.Data, messageToPeer.Data.Length );
                        Console.WriteLine( $" >>> Sent UDP to peer.received EP" );
                    }
                }

                Thread.Sleep( 3000 );
            }
        }

        private async void ListenUdp()
        {
            _isRunning = true;

            while ( _isRunning )
            {
                try
                {
                    // also important thing!
                    // when you did not punched hole yet, you must listen incoming packets using "puncher" (later we will close it).
                    // where you already have p2p connection (and "puncher" closed), use "non-puncher"
                    UdpClient udpClient = _partnerPublicUdpEndPoint == null ? _udpPuncher : _udpClient;

                    var receivedResults = await udpClient.ReceiveAsync();

                    if ( !_isRunning )
                    {
                        break;
                    }

                    ProcessUdpMessage( receivedResults.Buffer, receivedResults.RemoteEndPoint );
                }
                catch ( SocketException ex )
                {
                    // do something here...
                }
                catch ( Exception ex )
                {
                    Console.WriteLine( $"Error: {ex.Message}" );
                }
            }
        }

        private static void ProcessUdpMessage( byte[] buffer, IPEndPoint remoteEndPoint )
        {
            // if server sent partner's endpoinps, we will store it and (IMPORTANT) close "puncher"
            if ( UdpProtocol.PeerAddressMessage.TryParse( buffer, out UdpProtocol.PeerAddressMessage peerAddressMessage ) )
            {
                Console.WriteLine( " <<< Got response from server" );
                _partnerPublicUdpEndPoint = new IPEndPoint( peerAddressMessage.PublicIp, peerAddressMessage.PublicPort );
                _partnerLocalUdpEndPoint = new IPEndPoint( peerAddressMessage.LocalIp, peerAddressMessage.LocalPort );

                _udpPuncher.Close();
            }
            // since we got this message we know partner's endpoint for sure, 
            // and we can "connect" UdpClient to it, so it will work faster
            else if ( UdpProtocol.P2PKeepAliveMessage.TryParse( buffer ) )
            {
                Console.WriteLine( $"           IT WORKS!!! WOW!!!  [ {remoteEndPoint.Address} : {remoteEndPoint.Port} ]" );

                _extraUdpClientConnected = true;
                _extraUdpClient.Connect( remoteEndPoint );
            }
            else
            {
                Console.WriteLine( "???" );
            }
        }
    }
}

Protocol.cs

Я не уверен, насколько хорош этот подход, может быть, что-то вроде protobuf может сделать это лучше

using System;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Text;

namespace HolePunching.Common
{
    public static class UdpProtocol
    {
        public static readonly int GuidLength = 16;
        public static readonly int PeerIdLength = 1;
        public static readonly int IpLength = 4;
        public static readonly int IntLength = 4;

        public static readonly byte[] Prefix = { 12, 23, 34, 45 };

        private static byte[] JoinBytes( params byte[][] bytes )
        {
            var result = new byte[bytes.Sum( x => x.Length )];
            int pos = 0;

            for ( int i = 0; i < bytes.Length; i++ )
            {
                for ( int j = 0; j < bytes[i].Length; j++, pos++ )
                {
                    result[pos] = bytes[i][j];
                }
            }

            return result;
        }

        #region Helper extensions

        private static bool StartsWith( this byte[] @this, byte[] value, int offset = 0 )
        {
            if ( @this == null || value == null || @this.Length < offset + value.Length )
            {
                return false;
            }

            for ( int i = 0; i < value.Length; i++ )
            {
                if ( @this[i + offset] < value[i] )
                {
                    return false;
                }
            }

            return true;
        }

        private static byte[] ToUnicodeBytes( this string @this )
        {
            return Encoding.Unicode.GetBytes( @this );
        }

        private static byte[] Take( this byte[] @this, int offset, int length )
        {
            return @this.Skip( offset ).Take( length ).ToArray();
        }

        public static bool IsSuitableUdpMessage( this byte[] @this )
        {
            return @this.StartsWith( Prefix );
        }

        public static int GetInt( this byte[] @this )
        {
            if ( @this.Length != 4 )
                throw new ArgumentException( "Byte array must be exactly 4 bytes to be convertible to uint." );

            return ( ( ( @this[0] << 8 ) + @this[1] << 8 ) + @this[2] << 8 ) + @this[3];
        }

        public static byte[] ToByteArray( this int value )
        {
            return new[]
            {
                (byte)(value >> 24),
                (byte)(value >> 16),
                (byte)(value >> 8),
                (byte)value
            };
        }

        #endregion

        #region Messages

        public abstract class UdpMessage
        {
            public byte[] Data { get; }

            protected UdpMessage( byte[] data )
            {
                Data = data;
            }
        }

        public class UdpInfoMessage : UdpMessage
        {
            private static readonly byte[] MessagePrefix = { 41, 57 };
            private static readonly int MessageLength = Prefix.Length + MessagePrefix.Length + PeerIdLength + IpLength + IntLength;

            public byte Id { get; }
            public IPAddress LocalIp { get; }
            public int LocalPort { get; }

            private UdpInfoMessage( byte[] data, byte id, IPAddress localIp, int localPort )
                : base( data )
            {
                Id = id;
                LocalIp = localIp;
                LocalPort = localPort;
            }

            public static UdpInfoMessage GetMessage( byte id, IPAddress localIp, int localPort )
            {
                var data = JoinBytes( Prefix, MessagePrefix, new[] { id }, localIp.GetAddressBytes(), localPort.ToByteArray() );

                return new UdpInfoMessage( data, id, localIp, localPort );
            }

            public static bool TryParse( byte[] data, out UdpInfoMessage message )
            {
                message = null;

                if ( !data.StartsWith( Prefix ) )
                    return false;
                if ( !data.StartsWith( MessagePrefix, Prefix.Length ) )
                    return false;
                if ( data.Length != MessageLength )
                    return false;

                int index = Prefix.Length + MessagePrefix.Length;
                byte id = data[index];

                index += PeerIdLength;
                byte[] localIpBytes = data.Take( index, IpLength );
                var localIp = new IPAddress( localIpBytes );

                index += IpLength;
                byte[] localPortBytes = data.Take( index, IntLength );
                int localPort = localPortBytes.GetInt();

                message = new UdpInfoMessage( data, id, localIp, localPort );

                return true;
            }
        }

        public class PeerAddressMessage : UdpMessage
        {
            private static readonly byte[] MessagePrefix = { 36, 49 };
            private static readonly int MessageLength = Prefix.Length + MessagePrefix.Length + PeerIdLength + ( IpLength + IntLength ) * 2;

            public byte Id { get; }
            public IPAddress PublicIp { get; }
            public int PublicPort { get; }
            public IPAddress LocalIp { get; }
            public int LocalPort { get; }

            private PeerAddressMessage( byte[] data, byte id, IPAddress publicIp, int publicPort, IPAddress localIp, int localPort )
                : base( data )
            {
                Id = id;
                PublicIp = publicIp;
                PublicPort = publicPort;
                LocalIp = localIp;
                LocalPort = localPort;
            }

            public static PeerAddressMessage GetMessage( byte id, IPAddress publicIp, int publicPort, IPAddress localIp, int localPort )
            {
                var data = JoinBytes( Prefix, MessagePrefix, new[] { id }, 
                    publicIp.GetAddressBytes(), publicPort.ToByteArray(),
                    localIp.GetAddressBytes(), localPort.ToByteArray() );

                return new PeerAddressMessage( data, id, publicIp, publicPort, localIp, localPort );
            }

            public static bool TryParse( byte[] data, out PeerAddressMessage message )
            {
                message = null;

                if ( !data.StartsWith( Prefix ) )
                    return false;
                if ( !data.StartsWith( MessagePrefix, Prefix.Length ) )
                    return false;
                if ( data.Length != MessageLength )
                    return false;

                int index = Prefix.Length + MessagePrefix.Length;
                byte id = data[index];

                index += PeerIdLength;
                byte[] publicIpBytes = data.Take( index, IpLength );
                var publicIp = new IPAddress( publicIpBytes );

                index += IpLength;
                byte[] publicPortBytes = data.Take( index, IntLength );
                int publicPort = publicPortBytes.GetInt();

                index += IntLength;
                byte[] localIpBytes = data.Take( index, IpLength );
                var localIp = new IPAddress( localIpBytes );

                index += IpLength;
                byte[] localPortBytes = data.Take( index, IntLength );
                int localPort = localPortBytes.GetInt();

                message = new PeerAddressMessage( data, id, publicIp, publicPort, localIp, localPort );

                return true;
            }
        }

        public class P2PKeepAliveMessage : UdpMessage
        {
            private static readonly byte[] MessagePrefix = { 11, 19 };
            private static P2PKeepAliveMessage _message;

            private P2PKeepAliveMessage( byte[] data )
                : base( data )
            {

            }

            public static bool TryParse( byte[] data )
            {
                if ( !data.StartsWith( Prefix ) )
                    return false;
                if ( !data.StartsWith( MessagePrefix, Prefix.Length ) )
                    return false;

                return true;
            }

            public static P2PKeepAliveMessage GetMessage()
            {
                if ( _message == null )
                {
                    var data = JoinBytes( Prefix, MessagePrefix );
                    _message = new P2PKeepAliveMessage( data );
                }

                return _message;
            }
        }

        #endregion
    }
}
...