STUN: 外网地址发现 (含协议解析)
STUN (Session Traversal Utilities for NAT) 是一种网络协议,用于发现 NAT 设备并获取经过 NAT 映射后的公网地址。STUN 定义在 RFC 5389 中。要点说明作用发现 NAT 映射的公网地址协议UDP 为主,也支持 TCP端口默认 3478 (TLS: 5349)消息类型关键属性安全性。
·
STUN: 外网地址发现 (含协议解析)
本文是 WebRTC 系列专栏的第九篇,将深入剖析 STUN 协议的工作原理、消息格式以及如何搭建 STUN 服务器。
目录
1. STUN 概述
1.1 什么是 STUN
STUN (Session Traversal Utilities for NAT) 是一种网络协议,用于发现 NAT 设备并获取经过 NAT 映射后的公网地址。STUN 定义在 RFC 5389 中。
1.2 STUN 的作用
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ STUN 的核心作用 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 1. 发现公网地址 │
│ 客户端位于 NAT 后面,不知道自己的公网 IP 和端口 │
│ STUN 服务器告诉客户端: "你的公网地址是 x.x.x.x:port" │
│ │
│ 2. 检测 NAT 类型 │
│ 不同类型的 NAT 有不同的穿透难度 │
│ STUN 可以帮助检测 NAT 的行为特征 │
│ │
│ 3. 保持 NAT 映射 │
│ NAT 映射有超时时间 │
│ 定期发送 STUN 请求可以保持映射活跃 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
1.3 STUN 工作原理
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ STUN 工作原理 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 客户端 NAT STUN 服务器 │
│ 192.168.1.100:5000 203.0.113.50 │
│ │ │ │ │
│ │ 1. STUN Binding Request │ │ │
│ │ src: 192.168.1.100:5000 │ │ │
│ │ dst: 203.0.113.50:3478 │ │ │
│ │ ─────────────────────────>│ │ │
│ │ │ │ │
│ │ │ 2. NAT 转换 │ │
│ │ │ src: 1.2.3.4:12345 │ │
│ │ │ dst: 203.0.113.50:3478 │ │
│ │ │ ───────────────────────>│ │
│ │ │ │ │
│ │ │ 3. 服务器看到的源地址: │ │
│ │ │ 1.2.3.4:12345 │ │
│ │ │ │ │
│ │ │ 4. STUN Binding Response │
│ │ │ XOR-MAPPED-ADDRESS: │ │
│ │ │ 1.2.3.4:12345 │ │
│ │ │<─────────────────────── │ │
│ │ │ │ │
│ │ 5. 响应转发 │ │ │
│ │<───────────────────────── │ │ │
│ │ │ │ │
│ │ 6. 客户端获知公网地址: │ │
│ │ 1.2.3.4:12345 │ │
│ │ │ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
2. STUN 协议格式
2.1 STUN 消息结构
所有 STUN 消息都遵循相同的格式:
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0 0| STUN Message Type | Message Length |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Magic Cookie |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
| Transaction ID (96 bits) |
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Attributes... |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
2.2 消息头字段
| 字段 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| 前两位 | 2 bits | 固定为 00,用于区分 STUN 和其他协议 |
| Message Type | 14 bits | 消息类型 |
| Message Length | 16 bits | 消息体长度 (不含头部) |
| Magic Cookie | 32 bits | 固定值 0x2112A442 |
| Transaction ID | 96 bits | 事务标识符 |
2.3 消息类型
消息类型由 14 位组成,包含方法 (Method) 和类别 (Class):
0 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|M|M|M|M|M|C|M|M|M|C|M|M|M|M|
|B|A|9|8|7|1|6|5|4|0|3|2|1|0|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
M = Method bits (M0-MB)
C = Class bits (C0-C1)
类别 (Class):
| C1 | C0 | 类别 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | Request | 请求 |
| 0 | 1 | Indication | 指示 (无需响应) |
| 1 | 0 | Success Response | 成功响应 |
| 1 | 1 | Error Response | 错误响应 |
方法 (Method):
| 值 | 方法 | 说明 |
|---|---|---|
| 0x001 | Binding | 绑定请求 |
| 0x003 | Allocate | TURN 分配 |
| 0x004 | Refresh | TURN 刷新 |
| 0x006 | Send | TURN 发送 |
| 0x007 | Data | TURN 数据 |
| 0x008 | CreatePermission | TURN 创建权限 |
| 0x009 | ChannelBind | TURN 通道绑定 |
常见消息类型:
| 消息类型 | 值 | 说明 |
|---|---|---|
| Binding Request | 0x0001 | 绑定请求 |
| Binding Response | 0x0101 | 绑定成功响应 |
| Binding Error Response | 0x0111 | 绑定错误响应 |
| Binding Indication | 0x0011 | 绑定指示 |
2.4 Magic Cookie
Magic Cookie 是固定值 0x2112A442,用于:
- 区分 STUN 和旧版协议 (RFC 3489)
- 用于 XOR 编码地址
2.5 Transaction ID
Transaction ID 是 96 位 (12 字节) 的随机值,用于:
- 匹配请求和响应
- 防止重放攻击
3. STUN Binding 请求与响应
3.1 Binding Request
Binding Request 是最常用的 STUN 消息,用于发现公网地址。
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Binding Request 示例 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 00 01 00 00 Message Type: Binding Request (0x0001) │
│ Message Length: 0 │
│ 21 12 A4 42 Magic Cookie: 0x2112A442 │
│ 74 72 61 6E 73 61 63 74 Transaction ID (12 bytes) │
│ 69 6F 6E 49 │
│ │
│ 完整的 20 字节请求 (无属性): │
│ 00 01 00 00 21 12 A4 42 74 72 61 6E 73 61 63 74 69 6F 6E 49 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
3.2 Binding Response
成功的 Binding Response 包含 XOR-MAPPED-ADDRESS 属性。
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Binding Response 示例 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 01 01 00 0C Message Type: Binding Response (0x0101)│
│ Message Length: 12 │
│ 21 12 A4 42 Magic Cookie: 0x2112A442 │
│ 74 72 61 6E 73 61 63 74 Transaction ID (与请求相同) │
│ 69 6F 6E 49 │
│ │
│ 属性: │
│ 00 20 00 08 Attribute Type: XOR-MAPPED-ADDRESS │
│ Attribute Length: 8 │
│ 00 01 E1 BA Family: IPv4, XOR'd Port │
│ 20 10 A5 46 XOR'd IP Address │
│ │
│ 解码后: │
│ Port: 0xE1BA XOR 0x2112 = 0xC0A8 = 49320 │
│ IP: 0x2010A546 XOR 0x2112A442 = 0x01020304 = 1.2.3.4 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
3.3 Binding Error Response
当请求失败时,服务器返回错误响应。
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Binding Error Response 示例 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 01 11 00 14 Message Type: Error Response (0x0111) │
│ Message Length: 20 │
│ 21 12 A4 42 Magic Cookie │
│ 74 72 61 6E 73 61 63 74 Transaction ID │
│ 69 6F 6E 49 │
│ │
│ 属性: │
│ 00 09 00 10 Attribute Type: ERROR-CODE │
│ Attribute Length: 16 │
│ 00 00 04 01 Class: 4, Number: 1 (401) │
│ 55 6E 61 75 74 68 6F 72 Reason: "Unauthorized" │
│ 69 7A 65 64 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
3.4 请求/响应流程
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ STUN 请求/响应流程 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 客户端 STUN 服务器 │
│ │ │ │
│ │ 1. Binding Request │ │
│ │ Transaction ID: 0x123456789ABC │ │
│ │ ──────────────────────────────────────────────────> │ │
│ │ │ │
│ │ 2. 处理请求 │ │
│ │ 记录源地址 │ │
│ │ │ │
│ │ 3. Binding Response │ │
│ │ Transaction ID: 0x123456789ABC (相同) │ │
│ │ XOR-MAPPED-ADDRESS: 1.2.3.4:12345 │ │
│ │ <────────────────────────────────────────────────── │ │
│ │ │ │
│ │ 4. 验证 Transaction ID │ │
│ │ 解码 XOR-MAPPED-ADDRESS │ │
│ │ 获得公网地址: 1.2.3.4:12345 │ │
│ │ │ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
4. STUN 属性详解
4.1 属性格式
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Type | Length |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Value (variable) ....
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
属性值需要 4 字节对齐,不足部分用 0 填充。
4.2 常用属性类型
| 类型值 | 属性名 | 说明 |
|---|---|---|
| 0x0001 | MAPPED-ADDRESS | 映射地址 (旧版) |
| 0x0006 | USERNAME | 用户名 |
| 0x0008 | MESSAGE-INTEGRITY | 消息完整性 |
| 0x0009 | ERROR-CODE | 错误码 |
| 0x000A | UNKNOWN-ATTRIBUTES | 未知属性 |
| 0x0014 | REALM | 域 |
| 0x0015 | NONCE | 随机数 |
| 0x0020 | XOR-MAPPED-ADDRESS | XOR 映射地址 |
| 0x8022 | SOFTWARE | 软件信息 |
| 0x8023 | ALTERNATE-SERVER | 备用服务器 |
| 0x8028 | FINGERPRINT | 指纹 |
4.3 XOR-MAPPED-ADDRESS
这是最重要的属性,包含经过 XOR 编码的公网地址。
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0 0 0 0 0 0 0 0| Family | X-Port |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| X-Address (32 bits for IPv4) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| Family | 0x01 = IPv4, 0x02 = IPv6 |
| X-Port | Port XOR (Magic Cookie 高 16 位) |
| X-Address | Address XOR Magic Cookie |
解码示例:
Magic Cookie: 0x2112A442
编码后的值:
X-Port: 0xE1BA
X-Address: 0x2010A546
解码:
Port = 0xE1BA XOR 0x2112 = 0xC0A8 = 49320
Address = 0x2010A546 XOR 0x2112A442 = 0x01020304
结果: 1.2.3.4:49320
为什么使用 XOR 编码:
- 防止某些 NAT 设备修改消息中的 IP 地址
- 某些 ALG (Application Layer Gateway) 会扫描并修改 IP 地址
4.4 MESSAGE-INTEGRITY
用于验证消息完整性,使用 HMAC-SHA1 计算。
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| |
| HMAC-SHA1 (20 bytes) |
| |
| |
| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
计算方法:
HMAC-SHA1(key, message)
其中:
- key: 密码 (在 ICE 中是 ice-pwd)
- message: STUN 消息 (不含 MESSAGE-INTEGRITY 和 FINGERPRINT)
4.5 FINGERPRINT
用于区分 STUN 消息和其他协议,使用 CRC-32 计算。
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| CRC-32 XOR 0x5354554E |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
计算方法:
FINGERPRINT = CRC32(message) XOR 0x5354554E
0x5354554E = "STUN" 的 ASCII 码
4.6 ERROR-CODE
错误响应中包含的错误信息。
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Reserved |Class| Number |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Reason Phrase (variable) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
错误码 = Class * 100 + Number
常见错误码:
| 错误码 | 说明 |
|---|---|
| 300 | Try Alternate (尝试备用服务器) |
| 400 | Bad Request (请求格式错误) |
| 401 | Unauthorized (未授权) |
| 420 | Unknown Attribute (未知属性) |
| 438 | Stale Nonce (Nonce 过期) |
| 500 | Server Error (服务器错误) |
5. NAT 类型检测
5.1 NAT 类型分类
根据 RFC 3489 (已过时但概念仍有用),NAT 分为四种类型:
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ NAT 类型分类 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 1. Full Cone NAT (完全锥形) │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 内部地址 A:a 映射到外部地址 X:x 后 │ │
│ │ 任何外部主机都可以通过 X:x 访问 A:a │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 2. Restricted Cone NAT (受限锥形) │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 内部地址 A:a 映射到外部地址 X:x 后 │ │
│ │ 只有 A:a 曾经发送过数据的外部 IP 才能通过 X:x 访问 │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 3. Port Restricted Cone NAT (端口受限锥形) │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 内部地址 A:a 映射到外部地址 X:x 后 │ │
│ │ 只有 A:a 曾经发送过数据的外部 IP:Port 才能通过 X:x 访问 │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 4. Symmetric NAT (对称型) │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 内部地址 A:a 发送到不同目标时,使用不同的外部端口 │ │
│ │ A:a -> B:b 映射为 X:x │ │
│ │ A:a -> C:c 映射为 X:y (不同端口) │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
5.2 NAT 类型检测流程
使用两个不同 IP 地址的 STUN 服务器进行检测:
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ NAT 类型检测流程 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 测试 1: 基本连通性 │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 客户端 ──> STUN Server (IP1:Port1) │ │
│ │ 如果无响应: 可能被防火墙阻止或 UDP 被禁用 │ │
│ │ 如果有响应: 获得映射地址 X:x │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 测试 2: 检查是否在 NAT 后面 │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 比较本地地址和映射地址 │ │
│ │ 如果相同: 没有 NAT (公网 IP) │ │
│ │ 如果不同: 在 NAT 后面,继续测试 │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 测试 3: 检查 Full Cone │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 请求 STUN 服务器从不同 IP 和端口发送响应 │ │
│ │ 如果收到响应: Full Cone NAT │ │
│ │ 如果无响应: 继续测试 │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 测试 4: 检查 Symmetric NAT │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 向 STUN Server (IP2:Port2) 发送请求 │ │
│ │ 比较两次获得的映射端口 │ │
│ │ 如果端口不同: Symmetric NAT │ │
│ │ 如果端口相同: Restricted 或 Port Restricted │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 测试 5: 区分 Restricted 和 Port Restricted │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 请求 STUN 服务器从相同 IP 不同端口发送响应 │ │
│ │ 如果收到响应: Restricted Cone NAT │ │
│ │ 如果无响应: Port Restricted Cone NAT │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
5.3 NAT 类型与穿透成功率
| NAT 类型 | 穿透难度 | P2P 成功率 |
|---|---|---|
| Full Cone | 简单 | 约 95% |
| Restricted Cone | 中等 | 约 85% |
| Port Restricted Cone | 较难 | 约 70% |
| Symmetric | 困难 | 约 30% |
当两端都是 Symmetric NAT 时,通常需要 TURN 中继。
6. STUN 服务器搭建
6.1 公共 STUN 服务器
可以使用公共 STUN 服务器进行测试:
const iceServers = [
{ urls: 'stun:stun.l.google.com:19302' },
{ urls: 'stun:stun1.l.google.com:19302' },
{ urls: 'stun:stun2.l.google.com:19302' },
{ urls: 'stun:stun3.l.google.com:19302' },
{ urls: 'stun:stun4.l.google.com:19302' },
{ urls: 'stun:stun.stunprotocol.org:3478' },
{ urls: 'stun:stun.voip.blackberry.com:3478' }
];
6.2 使用 coturn 搭建 STUN 服务器
coturn 是最流行的开源 STUN/TURN 服务器。
安装
# Ubuntu/Debian
sudo apt-get update
sudo apt-get install coturn
# CentOS/RHEL
sudo yum install coturn
# 从源码编译
git clone https://github.com/coturn/coturn.git
cd coturn
./configure
make
sudo make install
配置文件 (/etc/turnserver.conf)
# 监听端口
listening-port=3478
tls-listening-port=5349
# 监听 IP (替换为你的服务器 IP)
listening-ip=0.0.0.0
external-ip=YOUR_PUBLIC_IP
# 日志
log-file=/var/log/turnserver.log
verbose
# 仅 STUN 模式 (不启用 TURN)
no-auth
no-turn
# 或者同时启用 STUN 和 TURN
# lt-cred-mech
# user=username:password
# realm=yourdomain.com
# 指纹
fingerprint
# 软件名称
server-name=my-stun-server
启动服务
# 启动服务
sudo systemctl start coturn
# 设置开机启动
sudo systemctl enable coturn
# 查看状态
sudo systemctl status coturn
# 查看日志
sudo tail -f /var/log/turnserver.log
6.3 使用 Node.js 实现简单 STUN 服务器
const dgram = require('dgram');
const crypto = require('crypto');
const MAGIC_COOKIE = 0x2112A442;
const STUN_BINDING_REQUEST = 0x0001;
const STUN_BINDING_RESPONSE = 0x0101;
const XOR_MAPPED_ADDRESS = 0x0020;
const server = dgram.createSocket('udp4');
server.on('message', (msg, rinfo) => {
// 解析 STUN 请求
const messageType = msg.readUInt16BE(0);
const messageLength = msg.readUInt16BE(2);
const magicCookie = msg.readUInt32BE(4);
const transactionId = msg.slice(8, 20);
// 验证是否为 STUN Binding Request
if (messageType !== STUN_BINDING_REQUEST || magicCookie !== MAGIC_COOKIE) {
console.log('Invalid STUN request');
return;
}
console.log(`Received STUN request from ${rinfo.address}:${rinfo.port}`);
// 构建响应
const response = buildBindingResponse(transactionId, rinfo.address, rinfo.port);
// 发送响应
server.send(response, rinfo.port, rinfo.address, (err) => {
if (err) {
console.error('Error sending response:', err);
} else {
console.log(`Sent response to ${rinfo.address}:${rinfo.port}`);
}
});
});
function buildBindingResponse(transactionId, address, port) {
// XOR 编码地址和端口
const xorPort = port ^ (MAGIC_COOKIE >> 16);
const ipParts = address.split('.').map(Number);
const ipInt = (ipParts[0] << 24) | (ipParts[1] << 16) | (ipParts[2] << 8) | ipParts[3];
const xorIp = ipInt ^ MAGIC_COOKIE;
// XOR-MAPPED-ADDRESS 属性
const attribute = Buffer.alloc(12);
attribute.writeUInt16BE(XOR_MAPPED_ADDRESS, 0); // Type
attribute.writeUInt16BE(8, 2); // Length
attribute.writeUInt8(0, 4); // Reserved
attribute.writeUInt8(0x01, 5); // Family (IPv4)
attribute.writeUInt16BE(xorPort, 6); // X-Port
attribute.writeUInt32BE(xorIp >>> 0, 8); // X-Address
// STUN 消息头
const header = Buffer.alloc(20);
header.writeUInt16BE(STUN_BINDING_RESPONSE, 0); // Message Type
header.writeUInt16BE(attribute.length, 2); // Message Length
header.writeUInt32BE(MAGIC_COOKIE, 4); // Magic Cookie
transactionId.copy(header, 8); // Transaction ID
return Buffer.concat([header, attribute]);
}
server.on('listening', () => {
const address = server.address();
console.log(`STUN server listening on ${address.address}:${address.port}`);
});
server.on('error', (err) => {
console.error('Server error:', err);
server.close();
});
server.bind(3478);
6.4 测试 STUN 服务器
使用 stunclient 测试:
# 安装 stuntman
sudo apt-get install stuntman-client
# 测试 STUN 服务器
stunclient your-stun-server.com 3478
使用 JavaScript 测试:
async function testStunServer(stunUrl) {
return new Promise((resolve, reject) => {
const pc = new RTCPeerConnection({
iceServers: [{ urls: stunUrl }]
});
pc.createDataChannel('test');
pc.onicecandidate = (event) => {
if (event.candidate) {
const candidate = event.candidate.candidate;
if (candidate.includes('srflx')) {
// 找到了 Server Reflexive 候选
const match = candidate.match(/(\d+\.\d+\.\d+\.\d+) (\d+) typ srflx/);
if (match) {
resolve({
success: true,
publicIp: match[1],
publicPort: match[2]
});
pc.close();
}
}
} else {
// 候选收集完成
resolve({ success: false, reason: 'No srflx candidate found' });
pc.close();
}
};
pc.createOffer()
.then(offer => pc.setLocalDescription(offer))
.catch(reject);
// 超时处理
setTimeout(() => {
resolve({ success: false, reason: 'Timeout' });
pc.close();
}, 5000);
});
}
// 测试
testStunServer('stun:stun.l.google.com:19302')
.then(result => console.log('STUN test result:', result));
7. 总结
7.1 STUN 核心要点
| 要点 | 说明 |
|---|---|
| 作用 | 发现 NAT 映射的公网地址 |
| 协议 | UDP 为主,也支持 TCP |
| 端口 | 默认 3478 (TLS: 5349) |
| 消息类型 | Binding Request/Response |
| 关键属性 | XOR-MAPPED-ADDRESS |
| 安全性 | MESSAGE-INTEGRITY, FINGERPRINT |
7.2 STUN 的局限性
- 无法穿透 Symmetric NAT
- 只能发现地址,不能中继数据
- 需要 TURN 作为后备方案
7.3 下一篇预告
在下一篇文章中,我们将深入探讨 TURN 协议,包括:
- TURN 的工作原理
- Relay 数据流程
- Coturn 安装与配置实战
参考资料
- RFC 5389 - Session Traversal Utilities for NAT (STUN)
- RFC 8489 - Session Traversal Utilities for NAT (STUN) - 更新版
- coturn - Open Source TURN/STUN Server
- WebRTC STUN - MDN
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