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通信原理及QQ是怎么穿透内网进行通信的

时间:2013-04-08 20:14 作者:QQ地带 我要评论

QQ是一个基于TCP/UDP协议的通讯软件
 
 
 
发送消息的时候是UDP打洞,登陆的时候使用HTTP~因为登陆服务器其实就是一个HTTP服务器,只不过不是常用的那些,那个服务器是腾讯自行开发的!!!
 
一、登录
 
QQ客户端在局域网内,当你打开QQ登录到QQ服务器时,通过外网,你的客户端与QQ服务器建立了一个长连接。你可以用netstat -bn  看到此连接的状态是 establish
 
 
 
此时,在QQ服务器那面看到的连接的IP是你们局域网对外的IP。举个例子:       
QQ服务器      IP:121.115.11.81    服务端口:80       
你的机器在局域网中内部IP:   10.19.9.89       
你局域网出口InternetIP:  61.183.172.149       
你的客户端的请求将通过外网出去,如果防火墙没有禁止访问Internet上80端口服务,那么你的QQ客户端可以正常登录。你看到的连接是 (netstat  -bn)       
10.19.9.89:55579           124.115.11.81:80   establish       
      
 
这是一个假象。通过QQ服务器看到的连接是:       
124.115.11.81:80      61.183.172.149:31234    establish       
      
这样,防火墙上的31234口对应的就是你机器的55579口。(由于你是发起方,这个数是变化的。动态的)       
当有信息给你时,QQ服务器只需要发给防火墙的55579口即可。(这里防火墙作了地址翻译)       
      
不管UDP还是TCP,最终登陆成功之后,QQ都会有一个TCP连接来保持在线状态。这个TCP连接的远程端口一般是80,采用UDP方式登陆的时候,端口是8000。因此,假如你所在的网络开放了80端口(80端口是最常用端口。。就是通常访问Web的端口,禁掉它的话,你的网络对你来说价值已经不大了),但没有屏蔽腾讯的服务器IP,恭喜你,你是可以登陆成功QQ的。
 
二、聊天消息通信
    采用UDP协议,通过服务器中转方式。大家都知道,UDP 协议是不可靠协议,它只管发送,不管对方是否收到的,但它的传输很高效。但是,作为聊天软件,怎么可以采用这样的不可靠方式来传输消息呢?于是,腾讯采用了上层协议来保证可靠传输:如果客户端使用UDP协议发出消息后,服务器收到该包,需要使用UDP协议发回一个应答包。如此来保证消息可以无遗漏传输。之所以会发生在客户端明明看到“消息发送失败”但对方又收到了这个消息的情况,就是因为客户端发出的消息服务器已经收到并转发成功,但客户端由于网络原因没有收到服务器的应答包引起的。
 
 
 
因为用户一般都是在局域网内,地址都为私有IP,腾讯服务器是如何将信息转发到用户的?
 
 首先先介绍一些基本概念:
    NAT(Network AddressTranslators),网络地址转换:网络地址转换是在IP地址日益缺乏的情况下产生的,它的主要目的就是为了能够地址重用。NAT分为两大类,基本的NAT和NAPT(Network Address/Port Translator)。
    最开始NAT是运行在路由器上的一个功能模块。
   
    最先提出的是基本的NAT,它的产生基于如下事实:一个私有网络(域)中的节点中只有很少的节点需要与外网连接(呵呵,这是在上世纪90年代中期提出的)。那么这个子网中其实只有少数的节点需要全球唯一的IP地址,其他的节点的IP地址应该是可以重用的。
   因此,基本的NAT实现的功能很简单,在子网内使用一个保留的IP子网段,这些IP对外是不可见的。子网内只有少数一些IP地址可以对应到真正全球唯一的IP地址。如果这些节点需要访问外部网络,那么基本NAT就负责将这个节点的子网内IP转化为一个全球唯一的IP然后发送出去。(基本的NAT会改变IP包中的原IP地址,但是不会改变IP包中的端口)
    关于基本的NAT可以参看RFC 1631
   
   另外一种NAT叫做NAPT,从名称上我们也可以看得出,NAPT不但会改变经过这个NAT设备的IP数据报的IP地址,还会改变IP数据报的TCP/UDP端口。基本NAT的设备可能我们见的不多(呵呵,我没有见到过),NAPT才是我们真正讨论的主角。看下图:
                               Server S1                        
                        18.181.0.31:1235                         
                                     |
          ^  Session 1(A-S1)  ^      | 
          | 18.181.0.31:1235  |      |  
          v 155.99.25.11:62000v      |   
                                     |
                                    NAT
                                155.99.25.11
                                     |


标签:qq

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