turn协议的工作原理

Allocate请求

   客户端通过发送Allocate请求给STUN服务器,从而让STUN服务器为A用户开启一个relay端口。

a) 客户端A向STUN Port发送Allocate请求(图中绿色部分)
** b) **STUN服务器接收到客户端A的Allocate请求,服务器一看是Allocate请求,则根据relay端口分配策略为A分配一个端口。
c) 服务器发送response成功响应。在该response中包含XOR-RELAYED-ADDRESS属性。该属性值就是A的relay端口的异或结果。
d) 客户端接收到response后,就知道了自己的relay地址。该relay地址是个公网地址,可以看作是客户端A在公网上的一个代理,任何想要联系A的客户 端,只要将数据发送到A的relay地址就可以了,具体的转发原理请看下一小节。

Relay端口消息的转发

任何想要联系客户端A的人,只要知道客户端A的relay地址就可以了。

(1)A的Relay端口接受其他客户端的消息


如上图所示:因为客户端A位于NAT后,所以其他客户端无法和A建立直接的通信。但是客户端A在STUN服务器上申请了一个端口(上图中:A的relay端口),其他客户端想要和A通信,那么只需要将信息发送到“A的relay端口”,STUN服务器会将从relay端口接收到的信息通过STUN Port发送给A。

(2)A的响应消息原路返回

A应答其他客户端发来的消息的时候,是通过原路返回的。


思考
1.STUN服务器为什么不直接从A的relay端口把数据转发给A呢(如下图所示)?而非要从STUN端口发送?


2.客户端A的响应消息在原路返回的时候,A的响应消息是先发送到了STUN Port,然后再经由A的relay Port发出的。那么A的relay Port是怎么知道它要把数据发送到哪呢?

Refresh请求

STUN服务器给客户端A分配的relay地址都具有一定的有效时长,可能是30秒或者1分钟或者几十分钟。客户端如果需要STUN服务器一直为它开启这个端口,就需要定时的向STUN服务器发送请求,该请求用刷新relay端口的剩余时间。
在标准的TURN(RFC 5766)协议中,客户端A向STUN服务器发送Allocate请求,STUN服务器在响应消息中添加了一个“LifeTime”的属性,该属性表示relay的存活时间。 客户端需要在relay的存活时间内周期性的调用REFRESH请求,服务端接收到REFRESH请求后,刷新剩余时间;当REFRESH请求中的lifetime属性为0时,说明是客户端主动要求关闭relay地址。

STUN端口的保活

由于与STUN服务器通信使用的是UDP,所以为了保持一个长连接,需要客户端周期性的向STUN服务器的STUN Port发送心跳包。
周期性心跳包的目的就是,使得NAT设备对客户端A的反射地址(Server Reflexive Address)一直有效。使得从STUN Port发送的数据能通过A的反射地址到达A。此处不理解的可以查阅“NAT 类型的分类以及NAT的作用”。
此处解释了,7.2.2.3中的第一个问题,因为客户端A没有和relay Port保活,又由于NAT的特性,数据直接通过relay port转发给A时,NAT直接就丢弃了,所以A是收不到的。所以数据必须经过STUN服务器的STUN Port发送。

Relay转发的时候添加STUN头(Send和Data请求)


如上图所示是B主动给A发消息:“Hello”,A回应“Hi”的过程。
序号1、2、3、4、5为B的发送请求(蓝色箭头方向);
序号6、7、8、9、10为A的回应,原路返回(绿色箭头方向)。
注意:在“Hello”发送的过程中,1、2阶段时,发送的数据为裸的UDP数据。在4、5过程中,是被STUN协议包装过的“Hello”,称之为Data indication。
同样在“Hi”发送的过程中,6、7阶段为被STUN协议包装过的“Hi”,称之为Send indication,9、10是裸的UDP数据。
在4、5阶段,由于数据是从STUN Port转发下来的,为了能够让客户端A知道这个包是哪个客户端发来的,所以,STUN 协议对“Hello”进行了重新的包装,最主要的就是添加了一个XOR-PEER-ADDRESS属性,由裸数据包装成STUN协议的过程,我们称之为添加了STUN头。XOR-PEER-ADDRESS的内容就是客户端B的反射地址(Server Reflexive Address)。
在6、7阶段,A的响应原路返回,为了能够让A的relay port知道最终发往哪个客户端,因此也为“Hi”添加了STUN头,也是添加了XOR-PEER-ADDRESS属性,内容就是客户端B的反射地址(Server Reflexive Address)。这样A的relay port就知道“Hi”的目的地址。
第3阶段是:从A的relay端口收到数据,添加STUN头后,最后从STUN Port 发出的过程。
第8阶段是:从STUN Port 接收到带STUN 头的数据,去掉STUN头,最后从A的relay端口发出的过程。

客户端B主动发送信息给A的交互流程如上图所示,那么客户端A主动发送信息给客户端B的交互流程是怎样的呢,你能画出来吗?
要知道客户端A主动发消息给客户端B,应该将消息发往客户端B的relay port哦。。

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