互联网中心化与NAT的原罪

互联网中心化和 NAT 文件传输的原罪，Randall Munroe，https://xkcd.com/949，知识共享署名-非商业性 2.5 在这部漫画中，普通人拥有 FTP 服务器的概念很快就被驳回了。是的，这并不常见。对于普通计算机用户来说，有人可以……连接到您的计算机的想法感觉很奇怪，甚至很危险——看看您的 IP 地址被互联网上的其他人知道的非常常见的讽刺恐惧。如果你拿一个“擅长计算机”但不是网络人士的人来说，他们的互联网心理模型可能会涉及“服务器”或“云”的定义，以某种有意义的方式将他们与个人计算机区分开来。真正的点对点，如果他们曾经想过的话，是一种努力：WebRTC、STUN、TURN、ICE，等等。鉴于我们生活在一个充满 NAT、CGNAT 和限制性 ISP 的世界，这并不是完全错误的，但它破坏了原始互联网的优雅设计。为什么没有 FTP 服务器 网络地址转换 (NAT) 于 1994 年在 RFC 1631 中首次正式提出。在其摘要中，它指出： IP 互联网面临的两个最引人注目的问题是 IP 地址耗尽和路由扩展。正在制定这些问题的长期和短期解决方案。短期解决方案是 CIDR（无类域间路由）。长期解决方案包括针对具有更大地址的新互联网协议的各种提案。无类域间路由不是本文的重点，但基本上我们开始为人们提供更多网络规模的选择，虽然实现起来很复杂，但它在哲学上几乎没有争议。 RFC 1631 提出了路由中 IP 地址耗尽和扩展的第二种短期解决方案：NAT。虽然它与当今家庭路由器上普遍存在的 NAT 类型并不完全相同，但基本思想是相同的：它允许多个设备通过在流量路由设备上传输数据包时修改 IP 数据包标头中的网络地址信息来共享 IP 地址（从路由设备另一端的设备的角度来看）。后来我们保留了某些地址供私人使用，这些东西在大多数 IP 网络上结合使用——网络内的私人地址，NAT 到路由器上的一个公共地址。在典型的家庭路由器上，通常使用 NAT 连接到外部服务器的方式如下： 您的计算机发送如下数据包： 源 IP 10.11.70.21 源端口 50413 目标 IP 67.215.249.229 目标端口 70 它到达您的路由器，并将其修改为： 源 IP 146.7.15.85 源端口 60612 目标 IP 67.215.249.229 目标端口 70 服务器回复： 目标 IP 146.7.15.85 目标端口 60612 您的路由器将其重写回： 目标 IP 10.11.70.21 目标端口 50413 如果您已经想清楚了这一点，您可能会问：在外部服务器要先与您通信的情况下，该怎么做？发生？它发送一个数据包到 146.7.15.85，而你的路由器……哦不。它不知道将其发送到哪里。解决这个问题自然而然，人们几乎立即注意到这是一个问题，因为人们从一开始就想在自己的卧室里运行游戏服务器、FTP 服务器和 Web 服务器。因此，围绕 NAT 形成了一个完整的解决方案生态系统，其中没有一个能够恢复互联网的基本意图，也没有一个适用于所有情况。端口转发 最直接的解决方法是告诉您的路由器“嘿，当数据包进入端口 60612 时，将其发送到端口 50413 上的 10.11.70.21，不问任何问题。”这就是端口转发，也是大多数人都知道的 NAT 解决方法。端口转发的问题之一，从概念上讲，是一个公共IP+端口一次仍然只能映射到一台设备，这意味着两台设备不能同时在同一个公共IP+端口上运行服务。这实际上是一个比听起来更严重的问题。在大型企业或大学网络中，只有少量甚​​至只有一个私有 IP，这基本上会杀死本地托管，而无需执行更复杂的操作。有时，您的 ISP 也将您的外部 IP 置于 NAT 后面 - 这称为运营商级 NAT (CGNAT) - 现在您无法控制执行转换的设备，因此您无法转发端口。您获得的是 IP 地址的一小部分。另外，NAT 的另一个问题是没有人愿意打扰它，这就是我们发明的原因：UPnP UPnP 及其现代同类 NAT-PMP 和 PCP，试图通过让软件直接要求路由器转发端口来解决“没有人愿意打扰它”的问题。与手动端口转发一样，这是对路由器的请求 - 如果您的 ISP 欺骗了您，那么您就不走运了。由于错误的安全思维，它也经常被禁用——部分是因为早期的实现中有几个错误，部分是因为