本文是《循序渐进比特币》系列第五篇文章-《P2P网络穿透技术在比特币中的应用》，希望对你有所帮助。

1 一个场景

你是否想过这样一个场景，同一个局域网内部的两部手机同时访问百度，百度怎么知道应该响应哪部手机，并且将响应内容分开？

2 打洞

上述问题就涉及到了“穿透内网”的技术，也叫打洞。打洞一般分为两种：
（1）路由器上做端口映射。这儿提供一篇参考文章，大家如果想弄，自己照着文章配置即可 https://blog.csdn.net/Andrewniu/article/details/75506723
（2）NAT打洞。意思是不在路由器上做映射了，而是在NAT上做映射。
那什么是NAT呢？什么又是NAT打洞呢？

3 NAT介绍

NAT: Network Address Translation. 网络地址转换。其是在 IPv4 地址不够，而IPv6 又推广不给力的场景下产生的。A/B/C 三类网络都留了一个地址端，用作局域网内的机器使用，局域网对外只有一个外网IP。
NAT很好，但是如果从外部想访问局域网内的某个服务，是很难的。那就需要NAT打洞。

4 NAT打洞

NAT打洞就是在NAT上 配置内网服务端口 跟对外输出时的映射关系， 这样如果外部请求想找内部的某个服务，只要知道内部服务对应的外网ip以及 在NAT上对应的转发端口 就可以直接访问内网服务了。
NAT打洞有多种实现技术（STUN、TURN、UPNP），由于比特币中使用了UPNP，所以我们这儿只讲一下UPNP的步骤：

(1) 发送查找消息：

• 一个设备添加到网络以后，会多播大量发现消息来通知其嵌入式设备和服务，所有的控制点都可以监听多播地址以接收通知，标准的多播地址是239.255.255.250:1900。

(2) 获得根设备描述url

• 如果网络中存在upnp设备，此设备会向发送了查找请求的多播通道的源IP地址和端口发送响应消息

(3) 通过（2）中找到的设备描述URL的地址得到设备描述URL得到XML文档。

(4) 进行端口映射
拿到设备的控制URL以后就可以发送控制信息了，比如添加本地节点到映射表等。

5 比特币中的UPNP应用

比特币网络中的 UPNP 实现了上述的流程。

Discover 过程：

• 首先是newServer 时，如果配置了upnp, 则会执行Discover方法。Discover中通过多播找到upnp设备, 然后组装一个upnpNAT对象，等待在server.start中使用。如果没有找到upnp设备，则返回nil.

upnpUpdateThread过程：

到了服务启动时(server.start ), 如果检查到第一步中Discover返回的NAT不为空，则执行upnpUpdateThread操作。
upnpUpdateThread 的核心逻辑是
（1）执行AddPortMapping ： 利用内网的port 从upnp router上获取本地节点对应的外网port；并在外部UPNP设备上加载自己的映射信息。
（2）执行GetExternalAddress： 获取当前节点的外网IP
（3）执行 AddLocalAddress： 将映射信息也加载到本地的映射表。

6 总结

本文从一个场景出发，描述了P2P网络中的内网穿透问题，进而引出了NAT以及NAT打洞，接下来讲解了比特币网络中采用的打洞技术UPNP的原理，最后又简单描述了在比特币代码中是如何实现的。

7 参考文献

https://yq.aliyun.com/articles/683326
https://juejin.im/post/5b019ee66fb9a07ac85ab314
比特币源码

8 其他

本文是《循序渐进比特币》的第六篇-P2P网络穿透技术在比特币中的应用。
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