0

Недавно жизнь связала меня с UDP несколько больше, чем общее понимание разницы UDP / TCP / HTTP, мне пришлось первый раз в жизни начать писать синхронизацию сервера и клиента в одной инди игрушке на python. Для того, чтобы завести это дело я использовал пакет socket. Я конечно всегда знал, что в голом UDP нет такого понятия как connection, сначала я пытался отправить пакет, и сразу же ожидать результата

sock.sendto(b'hi', target)
resp = sock.recv(1028)

В этот момент я уже понял, что ничего не понял. Код вроде бы работает, но во мне затоился вопрос, а как сервер будет отвечать мне? Чисто из соображений логики

_, addr = self.sock.recvfrom(1024)
sock.sendto(b'accepted', addr)

И на мое удивление это работает, конечно запустив это все в интернете а не на локальной сети, я увидел ужасных 0 - 20 пакетов в секунду, что не есть приемлемо для данной задачи. Не буду описывать весь процесс моего брейншторма, но я самостоятельно пришел к выводу, что нужно разделить логику на два потока, и скидывать результат в защищенный список, из которого уже третий поток будет доставать необходимые ему данные. Всё завелось, ура, дело было под утро и я ложусь спать, закрываю глаза и вижу это:

# client.py

while self.running:
  resp = sock.recv(1028)

Когда я понял, что это мертвое дело, я продолжил свои исследования, ведь я осознал, что у меня нет выделенного IP, подними я HTTP сервер, из интернета его никто не найдет, в тупую сделать socket.bind тоже не получилось, Windows выбрасывает нам эксепшн OSError: Требуемый адрес для своего контекста неверен. И при этом всем, после единственного пакета, который я отправляю на сервер, сервер может получает мой IP и port и затем может использовать его для отправки данных.

# client.py

target = ('x.x.x.x', 8080)
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # UDP
sock.settimeout(1.0)

# `Connection` for send ip:port
sock.sendto(b'hi', target)

while True:
    try:
        req = sock.recv(1028)
        print(req)

    except socket.timeout:
        continue
# server.py

target  = ('x.x.x.x', 8080)
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # UDP
sock.bind(target)

i = 0
last = time()
print("Waiting message...")
_, addr = sock.recvfrom(1028)

while True:
        sleep(0.1);
        sock.sendto(b"connect", addr)
        i += 1
        if time() - last > 1:
                print("> Send {} packages per second to {}:{}".format(i, addr[0], addr[1]))
                i = 0
                last = time()

Ну и наконец сам вопрос Каким образом сервер отправляет мне пакеты, если у меня нет выделенного IP? Почему сервер TCP / HTTP без выделенного не видно из интернета, а голый UDP каким-то образом принимает пакеты из интернета на свой IP и свой какой-то случайный порт? И почему socket.bind не работает если я хочу принимать пакеты на определенный порт?

9
  • На роутере провайдера стоит NAT, который запоминает соответствие между своим внешним IP и вашим внутренним IP для нужного UDP-порта
    – andreymal
    Commented 3 июн. 2020 в 15:21
  • @anreymal Хорошо, но как это происходит? Допустим, я отправляю пакет на сервер и скажем, роутер провайдера уже запомнил это соответствие. Я выключаю клиент, (Сервер все еще отправляет пакеты в моем направлении), убираю отправку первого сообщения и сразу ожидаю сообщения от сервера и как результат это не работает. В таком случае, роутер провайдера как-то понял, что пора забыть это соответствие, как он это понял?
    – Mamba
    Commented 3 июн. 2020 в 15:27
  • По таймауту, после нескольких минут бездействия. Если клиент перезапускается, то после перезапуска он возьмёт себе другой UDP-порт и без отправки первого сообщения соответствие в NAT не появится, оттого и не работает
    – andreymal
    Commented 3 июн. 2020 в 15:30
  • Можно попробовать в клиенте сделать sock.bind('ip компа посмотреть в настройках сети', любой_udp_port) — тогда при перезапуске этот самый UDP-порт не будет меняться и всё будет работать (но сам я не пробовал и точно не уверен)
    – andreymal
    Commented 3 июн. 2020 в 15:32
  • @anreymal А на уровень ниже, как это реализовано? Провайдер просто видит, что я с порта N отправляю сообщение в сеть и все? Или я могу как-то попросить провайдера создать связь?
    – Mamba
    Commented 3 июн. 2020 в 15:33

1 ответ 1

1

Как Вам уже сказал @andreymal, у провайдера работает NAT. У провайдера есть выделенный адрес. NAT выполняет сопоставление inner_host:inner_port -> outer_port, где inner_host и inner_port это адрес и порт хоста в локальной сети провайдера (читайте, ваш локальный адрес), а outer_port это порт, торчащий в интернеты.


Внутри локальной сети провайдера Ваш компьютер имеет какой-то адрес A (например, 192.168.0.103). Когда Вы отправляете какой-то пакетик, то Вы обязательно отправляете его с какого-то порта P. Пункт назначения пакетика это тоже какой-то ip и порт.

NAT видит, что с локального адреса A и порта P отправлен запрос, выбирает какой-то свободный порт Q, торчащий в интернеты и запоминает, что за внешним портом Q стоят внутренний адрес A и порт P (A:P -> Q).

Т.е. по факту удалённый хост получает пакетик, у которого в source_ip находится внешний адрес провайдера, а в source_port внешний порт Q, с которого провайдер отправил Ваш пакетик.

В дальнейшем, когда провайдер будет получать пакетики на порт Q (а именно на него будут отвечать Вам удалённые хосты, т.к. они получили пакетик с этого порта), NAT будет знать, что этот пакетик предназначен для Вашего хоста (A:P) и будет отправлять пакетики с порта Q к Вам.


Есть такая штука, как проброс портов. Это то же самое, что жёстко захардкодить, что пакетики, пришедшие на порт Q всегда предназначены для внутреннего хоста A:P, но, как Вам опять-таки уже сказали, провайдер, скорее всего, не захочет заморачиваться с этим.

Ваш ответ

Нажимая «Отправить ответ», вы соглашаетесь с условиями пользования и подтверждаете, что прочитали политику конфиденциальности.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.