正文開始
在開始說明 WebRTC 如何建立 P2P 連線前，咱們要先理解一件事情，那就是 WebRTC 要使用非常多的 P2P 連線技術，那位啥它需要使用如此多的技術呢 ? 那就是本篇文章要探討的主題：
為什麼 P2P 連線很麻煩呢 ?
因為如果你理解了這個問題，你就會知道為什麼 WebRTC 要使用怎麼多的技術來進行 P2P 連線囉，這也是為什麼我們會先說明這篇文章。
本篇文章的問題，為什麼 P2P 的連線會很麻煩呢 ? 最主要的問題在於：
NAT 與防火牆的存在。
因此本篇文章將針對這兩個東西來理解
- NAT 與防火牆是啥 ?
- NAT 的運作原理。
- 為什麼有了 NAT 後 P2P 會很麻煩 ?
- NAT 的分類。
NAT 與防火牆是啥 ?
NAT
NAT (Network Address Translation) 中文就做網路位置轉換，它是用來將私網 IP 轉換成公網 IP 的技術。
為啥會有 NAT ?
先說說它的起源。
在咱們世界裡有個叫 IPV4 的地址規則，由於它數量稀少，不可能讓每一台電腦都有一個地址，因此就有了以下的解法如下圖，就是每個家庭或公司只有一組地址，然後公司內的電腦就使用這位置來上網。
其中常用的私有 IP 段為：
- 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
- 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
- 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255
這樣的確就可以解決 IPV4 位置不足的問題，那這裡問個問題。
那這樣私有 IP 要如何連到外面上網呢 ?
因為假設一台外網的 Server 收到一個從 192.168.0.1 來的請求，那他在回覆時要送給誰呢 ? 說不定在那台 Server 所在的網路中也有一個 192.168.0.1，那這樣回覆就會送錯人囉。
而這就是 NAT 最主要的功能，將內網的 IP 對應到外網的 IP。
防火牆
防火牆基本上所處的位置如下圖，它就是外網與內網的守門員，它最主要職則就是：
決定誰可以通過我 (防火牆)
兩者差異
基本上你會發現防火牆所在的位置與 NAT 所在的位置很相似，但是記好他們兩個的職則不太一樣：
- NAT：負責外網 IP 與 內網 IP 的映射。
- 防火牆：負責維護內網的安全。
不過現在很多情況下 NAT 事實上會包含了一些防火牆在做的事情，所以接下來我們就專心的來研究 NAT。
NAT 的運作原理
接下來這章節我們來詳細的理解一下 NAT 的實際運作原理。
假設：
A 在馬克公司內，想連到外部網站 B
A 的 IP：192.168.1.1 B 的 IP : 210.110.1.1 馬克公司 IP：310.110.1.1
NAT 對映表
| 內網 IP | 外網 IP |
|---|---|
| 192.168.1.1 | 310.110.1.1:9000 |
| 192.168.1.2 | 310.110.1.1:9001 |
| 192.168.1.3 | 310.110.1.1:9002 |
那這樣連線流程如下圖。
- A (192.168.1.1) 的封包抵達 NAT。
- NAT 將封包內的 source ip 修改成 310.110.1.1:9000 (根據對映表)。
- NAT 將 A 的封包(310.110.1.1:9000) 發送到 B (210.110.1.1)。
- B (210.110.1.1) 的回應抵達 NAT。
- NAT 將 B 發的封包根據對映表，來決定此幫包該發給誰。
- NAT 將 B 的封包發送到 A (192.168.1.1)。
為什麼有了 NAT 後 P2P 會很麻煩 ?
為什麼有了 NAT 後 P2P 連線會很麻煩 ?
最主要的原因在於：
NAT 不允許外網主機直接訪問內網
當然這不是完全不行，假設如果你要在內網中架台 Server 給外部使用，那的確可以特別設置讓外部的人可以連線進來。
但是正常來說大部份都是無法直接連進來的，如果可以就代表你公司內部的電腦被外人看光光，但是 P2P 連線就是需要雙方都可以主動建立連線，這也是為什麼要建立 P2P 連線會很麻煩的關係。
還有另一個原因在於，就算你知道了對方的 IP 與 Port 以後，你要進行連線還是一定要經過 NAT 這時如果你不在 NAT 的允許進來名單裡面，那你就一定進不來的。
NAT 的分類
NAT 事實上有分很多類型，如果要學習 NAT 穿洞技術，那第一個條件就是要先了解你要穿的洞是什麼類型，這樣才能做相對應對策略，其本上分為以下四種類型
Full Cone NAT
當內部主機(Aip, Aport)被 NAT 映射外部(Eip, Eport)。
- 所有之後 A 出去的請求都會轉換成(Eip, Eport)
- 所有外部主機發送(Eip, Eport)的都會轉換成(Aip, Aport)
Restricted Cone NAT
當內部主機(Aip, Aport)被 NAT 映射外部(Eip, Eport)。
- 所有之後 A 出去的請求都會轉換成(Eip, Eport)
- 所有外部主機發送(Eip, Eport)的都會轉換成(Aip, Aport)
- 但可以設定限制的外部主機，也就是只有它發進來的才可以轉為(Aip, Aport)。
Port Restricted Cone NAT
當內部主機(Aip, Aport)被 NAT 映射外部(Eip, Eport)。
- 所有之後 A 出去的請求都會轉換成(Eip, Eport)
- 所有外部主機發送(Eip, Eport)的都會轉換成(Aip, Aport)
- 但可以設定限制的外部主機與 Port，也就是只有它(ip 與 port)發進來的才可以轉為(Aip, Aport)。
Symmetric NAT ( 無法進行 P2P 串透 )
- A 出去針對某個『特定』的位置的請求才會轉換成(Eip, Eport)，不然 NAT 都會轉成不同的 Port。
這裡的意思是指，假設內網 A 傳給封包給外網 B，那 NAT 會分配 Port 50000。而如果 A 要傳給 C 那 NAT 會分配 Port 50001。
這種類型的 NAT 是無法實現 P2P 的，最主要的問題就在於它的 Port 會變。
備註：
在 Mobile 端如果使用 Wifi 來上網的大部份都是屬於前三種類型的，所以可以實現 P2P 穿透，而使用 3G 或 4G 的就是屬於 Symmetric NAT，所以它無法進行 P2P 穿透。(這未來會開篇文章來探討)
結論
本篇文章中，咱們理解了為什麼要建立 P2P 連線很麻煩的原因，最主要就是 NAT 的問題，因此我們下一文章就要來說明 WebRTC 是如何來穿透 NAT 這東東。