Automannn的学习园地

# 背景

# 参考地址

  • https://post.smzdm.com/p/akk5mn0r/,2个检测局域网NAT类型的小工具
  • https://blog.csdn.net/corrupt/article/details/132302628
  • https://tieba.baidu.com/p/8903398863,设置为NET1的方法

# NAT背景介绍

  • 通过NAT可以让局域网内的众多主机使用一个公网IP访问Internet。
  • 由于IPV4紧缺，家用网络大部分都在NAT环境中。目前NAT分为4个类型：NAT1、NAT2、NAT3、NAT4
  • NAT1：Full Cone NAT（全锥形NAT）；
  • NAT2：Address Restricted Cone NAT（受限锥型NAT）；
  • NAT3：Port Restricted Cone NAT（端口受限锥型NAT）；
  • NAT4：Symmetric NAT（对称型NAT）；
  • 从NAT1到NAT4限制越多，而家用网络最常见的是NAT3和NAT4。
  • 一般来说NAT3还能接受，NAT4可以换网络服务商了。

# 各级别NAT的特点

  • NAT1: 只要内网主机通过NAT开通一个“洞”，任何外网主机都可以通过这个“洞”访问内网主机
  • NAT2: 内网主机通过NAT开通一个“洞”，只有内网主动连接的外网主机可以通过这个“洞”访问内网主机
  • NAT3: 内网主机通过NAT开通一个“洞”,只有内网主动连接的外网主机的端口发出的请求才可以通过这个“洞”访问内网主机
  • NAT4: 和端口限制型的区别在于，内网主机对外的每个连接都会使用不同的端口，而端口限制型对外的每个连接都会使用相同的端口

# NAT的检测方法

  • Windows系统可以使用nattypetester，如果软件默认的STUN server地址不可用，可以填写国内小米的服务器stun.miwifi.com。点击Test按钮然后在RFC 3489可以看到NAT类型数据
  • Linux可以使用pystun3（如果是python2环境，可使用pystun），pystun3基于python可用pip安装

# 准备步骤

# 可行性调研

  • 四川移动2022年办理的宽带，默认是NET4
  • 网络查询结果大部分表明：让运营商直接修改宽带为NET1方案是不可能的
  • 但是通过方法，可以让某一个内网实现 NET1全椎形NAT

# 步骤

  1. 光猫桥接（这个需要运营商设置）。
  2. 家用宽带拨号上网
  3. 局域网的某一台机器固定ip获取
  4. 使用DMZ设置为固定ip的机器
  5. 进行检测，发现已经可以实现全椎型NAT1

# 方法论

  • 有多种方式实现宽带打洞，只是之前自己没有接触过
  • 最开始接触的是基于路由器的宽带打洞，因此在这个上面花了很多时间尝试，由于物理限制，暂未成功
  • 当使用内网打洞这个技术领域时，发现并不需要强制与路由器绑定，因为路由器需要刷机；
  • 通过其他方案尝试，且获得成功！

# 基于natmap+路由器方式打洞

# 家用路由刷机说明

  • 由于运营商路由器功能有限，因此需要刷机成openwrt系统。
  • 经检索，确认RAX3000Z型号无法刷机，因为是中兴的cpu.
  • 中移的RAX3000M可以刷，因为是联发科的CPU。
  • OpenWrt 是一个高度可定制的嵌入式设备操作系统，基于Linux内核。它最初设计用于无线路由器，但现在已经扩展到支持各种嵌入式设备，包括网络存储设备（NAS）、智能家居设备等。OpenWrt 的主要特点是它的灵活性和强大的社区支持，使其成为许多高级用户和技术爱好者的首选。

# 刷机方案选择

  • 小米4a千兆版，官网价格99

    • 有说新版本(24年新买的版本)没有使用联发科的芯片，可能无法刷机，使用老版本可以刷
    • 小米4a千兆版刷机博客说明： https://blog.csdn.net/u013488276/article/details/141136009
    • 咸鱼二手4a千兆的，价格在40左右

  • 咸鱼买刷好openwrt的二手路由器

    • 目前找到好几款价格在40~80左右，质量目前尚不清楚

# 实践进度

  • 由于实现成本高于其他方案，暂未实施

# 基于lucky打洞

  • 也是主流的打洞方案，不过好像是闭源的
  • 有说是缝合怪，功能大而全
  • 暂未采用该方案

# 基于Natter打洞

# 参考资料

  • natter开源仓库使用说明：https://github.com/MikeWang000000/Natter/blob/master/docs/README.md
  • kali笔记-通过打洞来实现内网映射(宝藏博客，没事可以多逛)： https://blog.bbskali.cn/4058.html

# 实践参考

# 打洞验证

  • 在nat1的环境下进行验证
 python3 natter.py
  • 输出结果:
2024-11-22 20:30:11 [I] Natter v2.1.1
2024-11-22 20:30:11 [I] Tips: Use `--help` to see help messages
2024-11-22 20:30:16 [I]
2024-11-22 20:30:16 [I] tcp://192.168.10.7:40343 <--Natter--> tcp://112.xx.xx.185:11325
2024-11-22 20:30:16 [I]
2024-11-22 20:30:16 [I] Test mode in on.
2024-11-22 20:30:16 [I] Please check [ http://112.xx.xx.185:11325 ]
2024-11-22 20:30:16 [I]
2024-11-22 20:30:16 [I] LAN > 192.168.10.7:40343    [ OPEN ]
2024-11-22 20:30:16 [I] LAN > 192.168.10.7:40343    [ OPEN ]
2024-11-22 20:30:16 [I] LAN > 112.xx.xx.185:11325   [ OPEN ]
2024-11-22 20:30:17 [I] WAN > 112.xx.xx.185:11325   [ OPEN ]
  • 外网浏览器访问: http://112.xx.xx.185:11325, 返回Natter的欢迎界面

# 打洞实操

  • 使用内置转发，对外开放本机 80 端口：
python3 natter.py -p 80
  • 使用 iptables 内核转发（需要 root 权限），对外开放本机 80 端口：
sudo python3 natter.py -m iptables -p 80
  • 使用iptables内核转发22端口：
python3 natter.py -m iptables -p 22
  • 注意，使用iptables转发的时候效率最高，但是不能强制退出，否则无法清理iptables记录,(使用 iptables转发时，除了强制退出，例如 SIGKILL，Natter 在正常退出时均会清理相关规则。否则需要手动清理，或者重启机器让系统自动重置)
  • iptables转发方法的目标 IP 具有限制，应当为 本机 或其下级主机的IP 地址

# 转发方法对比

下表列出了不同转发方法之间的差异。

总的来说：

  • iptables 是最推荐的转发方法。
  • 如果您不是 Linux 用户，您可以选择 socat, gost 或者 socket 方法。
  • socket 方法，是 Natter 采用的默认转发方法。
iptables nftables socat gost socket
操作系统限制 仅 Linux 仅 Linux 跨平台 跨平台 跨平台
保留源 IP 可 可 不可 不可 不可
转发效率 高 高 中 中 中
转发类型 内核 内核 多进程 协程 多线程
root 权限 需要 需要 无需 无需 无需
第三方依赖 是 是 是 是 否
依赖最低版本 1.4.1 0.9.0 1.7.2 2.3 -
依赖最佳版本 ≥ 1.4.20 ≥ 1.0.6 ≥ 1.7.2 ≥ 2.3 -

# ddns实现动态域名映射

# 参考文档

  • 阿里云获取recordId:https://blog.csdn.net/ren991630622/article/details/77174574
  • 个人服务器实现阿里云DDNS: https://blog.csdn.net/qq_37383852/article/details/123113866

# 资源

  • 已放置在natter源码中

# 总结篇

# NAT1内网穿透的本质

  1. 全椎型网络nat1,内外网洞通的情况下，所有外网设备都可以通过这个洞口进行访问,这是网关设备洞通的关键;
  2. 套接字保活，这是让这个洞口可以长期提供服务的核心原因；(TCP连接在长时间没有数据传输时可能会被中间设备认为是“死连接”而被断开)
  3. socket允许多个套接字绑定到同一个地址和端口组合，这是可以实现大内网洞通关键，否则只有网关设备可以洞通;

# NAT1内网穿透的核心步骤

  1. 通过stun服务器，获取本次洞通的公网ip和端口，这是通过 stun服务器返回的数据；洞通的过程中，需要记录本地的ip及端口(网关ip及端口);
  2. 用这个网关端口连接保活服务器进行保活，包括tcp保活和ucp保活。 否则洞通会断掉，外网设备无法访问内网设备;
  3. 进行转发策略的操作，实现具体的洞通业务;

# 内网打洞原理

  • 参考文档(基于该文档，NAT1几乎不需打洞，NAT2,NAT3可以打洞):https://blog.csdn.net/NJUPT_T/article/details/51170623
  • 内网的ip是由网关分配的，内网数据发出去的时候，映射到一个公网地址，这是一个动态计算的过程（特别是端口号），因此称为动态ip地址。
  • 外部网是无法直接访问内网计算机的，但在大部分情况下，借助一台有公网ip地址电脑（这里叫服务器），通过某种方式，可以实现连接，这种技术叫做“打洞”。
  • 家用宽带的DMZ功能：为了解决安装防火墙后外网用户不能访问内网服务器问题，而特意设立的一个缓存区别，通常DMZ位于企业内部网和外网之间的一个小型网络区域内，用于存放一些必须公开的服务器。 所有的家用宽带都是有动态公网ip的(一定要是拨号的那台设备);