C#UDP广域网，局域网通信-原理分析

一.UDP局域网通信。

这个比较简单，关于局域网中的2台或者更多的计算机之间的UDP通信，网络上一大把，直接复制粘贴就可以使用，原理也非常简单。所以，本文不做详细介绍。

二.UDP广域通信（包括路由器穿透技术）

广域网中的通信就比局域网复杂多了，而且会出现很多情况，每种情况的处理方式不同，下面一一道来。

1. 2台直接连接广域网中的计算机的UDP通信：

这种情况是最简单的一种，因为这2台计算机直接暴露在广域网环境下，他们都拥有独立的外网IP地址。这种情况我们可以直接利用2台计算机的外网IP和端口建立UDP数据通信，和局域网非常类似。

2. 1台通过路由器上网的计算机与1台直接连接外网的计算机的UDP通信（不考虑路由器端口映射的情况）：

这种情况就和上面的情况不一样了。我们将通过路由上网的计算机称作A，将直接连接外网的计算机称作S。要实现A和S的UDP相互通信，只有一个办法。就是A主动和S联系，也就是说，A先向S发送UDP数据包。一定不能反向，因为S根本不知道A的通信地址。就算是知道了，S向A发送的数据包也会被A的路由器所拦截，因为在A的路由器看来，S主动发出的UDP数据包是不请自来的，是不安全的，所以会主动摒弃掉。但是，当A主动和S联系后，A的路由器就会记录下S的地址，我们可以理解为一个通行证，这个时候S在向A发数据的时候，S已经拥有了通向A的通行证，所以，路由器会友好的将这个数据包传递到A。从而，我们就建立起了A到S的通信。同理，我们可以推出N台通过路由器上网的计算机和一台直接连接外网的计算机间的UDP通信。而这个时候，我们S就充当起了服务器的作用，用于和每台其他客户机的连接并传递数据，现在我们所用的大多数广域网的通信软件，都是采用服务器转发的机制来实现计算机间的通信。

3. 2台都通过路由器上网的计算机之间的UDP通信：

这种情况就变得非常复杂了，如果要实现2台通过路由器上网的计算机间的UDP通信，我们必须要在他们直接搭建一个桥梁，这个桥梁就是直接连接外网的S（服务器）。虽然这种方式不推荐，但是抱着研究学习的态度，我还是研究了下。可能在现实的项目中根本用不到这种方式，因为我们完全可以通过服务器转发的方式来完成所有计算机（不管是内网还是外网）的相互通信。

下面开始本篇文章的重点，2台内网计算机（通过路由器等设备上网的计算机）的UDP穿透。首先，我们把这2台计算机称为C和D。如果C或者D直接向对方发送UDP数据包，即便是他们已经知道对方通过路由器转换后的外网IP和端口，他们也不会收到来自对方的任何数据包，原因在第二种情况中已经说明，他们的路由器都会认为对方的数据包是不请自来的，不安全，都会一一摒弃掉。这个时间，我们就需要服务器S了，他要在他们两者中充当介绍人的身份。

通过第二种方式，我们已经知道了内网计算机怎样和外网计算机之间建立UDP通信，所以，我们的C和D都可以分别和S建立UDP通信，他们与S的通道是可以一一打通的。这个时候，我们的S端，已经有了C和D通过路由器转换后的外网通信IP和端口，并且保存下来，在接下来的步骤中有重要作用。这个时候，①C向S发出请求，告知C想和D通信并且请求D的外网IP和端口。②S端口收到C的请求后，向C发送有关D外网地址的数据包。③C收到有关D的通信地址数据包后，非常重要的一步来了，C马上向D的通信地址发出一个UDP数据包，可以是任何内容，因为这个数据包D根本不会收到。但之所以要这样做的原因是让C的路由器记录下D的通信地址，也就是说，让D在C的路由器处获得通往C的通行证。④这个时候，C马上向S发送数据包，让S告诉D，C已经允许D通过了，⑤并且向D发送C的外网IP和端口。⑥当D收到S发出的这个数据包后，D马上向获取的C的地址发送一个UDP请求包，这个时候，C是会收到的。当D向C发出数据包后，D的路由器也记录下了C的通信地址，所以，C也有了向D发送数据的通行证。当C接收到D的数据包后，C再向D回一个UDP应答包，这个时候，他们2者的UDP通信已经建立了，我们也就大功告成了。下面是整个通信的流程图：