引言
在 NPS 系列文章中，我们已经探讨了 NPS 的整体架构、服务端核心以及 TCP 隧道、HTTP 代理和 SOCKS5 代理的实现。本篇文章将深入 NPS 的另一个高级代理模式——P2P 代理。我们将通过分析 nps/server/proxy/p2p.go 文件，揭示 NPS 如何利用 UDP 打洞技术，实现客户端之间的直接连接，从而在某些场景下提供更高效、更低延迟的内网穿透服务。
P2P 代理的优势与挑战
传统的内网穿透通常依赖于服务器进行数据中转，这会引入额外的延迟和带宽消耗。P2P（Peer-to-Peer）代理的目标是让内网中的两个客户端能够直接建立连接，绕过服务器中转，从而实现更高效的数据传输。
优势：
降低延迟：数据直接在客户端之间传输，减少了服务器中转带来的延迟。
节省带宽：服务器不再需要承担所有数据中转的带宽消耗。
提高效率：在某些场景下，P2P 连接可以提供更高的传输效率。
挑战：
NAT 穿越：大多数客户端都位于 NAT（网络地址转换）设备之后，直接建立连接需要解决复杂的 NAT 穿越问题，其中 UDP 打洞是常用的技术。
防火墙：防火墙可能会阻止 P2P 连接的建立。
p2p.go：P2P 代理的实现
p2p.go 文件定义了 P2PServer 结构体，它是 NPS 实现 P2P 代理的核心。
P2PServer 结构体
P2PServer 结构体包含了 P2P 代理所需的关键信息：
type P2PServer struct {
BaseServer
p2pPort int
p2p map[string]*p2p
listener *net.UDPConn
}
type p2p struct {
visitorAddr *net.UDPAddr
providerAddr *net.UDPAddr
}
BaseServer：继承了 base.go 中定义的通用功能。
p2pPort int：P2P 服务监听的 UDP 端口。
p2p map[string]*p2p：一个 Map，用于存储 P2P 连接的会话信息。键是 P2P 连接的密码（arr[0]），值是 p2p 结构体，其中包含了访问者 (visitorAddr) 和提供者 (providerAddr) 的 UDP 地址。
listener *net.UDPConn：P2P 服务监听的 UDP 连接。
NewP2PServer() 函数用于创建并初始化一个 P2PServer 实例。
Start() 方法：启动 P2P UDP 监听
P2PServer 的 Start() 方法负责启动 UDP 监听，并为每个接收到的 UDP 数据包调用 handleP2P() 方法进行处理：
func (s *P2PServer) Start() error {
logs.Info("start p2p server port", s.p2pPort)
var err error
s.listener, err = net.ListenUDP("udp", &net.UDPAddr{net.ParseIP("0.0.0.0"), s.p2pPort, ""})
if err != nil {
return err
}
for {
buf := common.BufPoolUdp.Get().([]byte)
n, addr, err := s.listener.ReadFromUDP(buf)
if err != nil {
if strings.Contains(err.Error(), "use of closed network connection") {
break
}
continue
}
go s.handleP2P(addr, string(buf[:n])) // 为每个 UDP 数据包启动一个 goroutine 处理
}
return nil
}
NPS 会在指定的 p2pPort 上监听 UDP 连接。
每个接收到的 UDP 数据包都会在一个新的 goroutine 中由 handleP2P() 函数处理，以实现并发处理。
handleP2P()：P2P 连接的建立与打洞
handleP2P() 方法是 P2P 连接建立的核心逻辑，它通过交换客户端的 UDP 地址信息来实现 UDP 打洞：
func (s *P2PServer) handleP2P(addr *net.UDPAddr, str string) {
var (
v *p2p
ok bool
)
arr := strings.Split(str, common.CONN_DATA_SEQ) // 解析 UDP 数据包内容
if len(arr) < 2 {
return
}
// arr[0] 是 P2P 连接的密码，arr[1] 是角色 (visitor 或 provider)
if v, ok = s.p2p[arr[0]]; !ok { // 如果是新的 P2P 会话
v = new(p2p)
s.p2p[arr[0]] = v // 存储新的 P2P 会话
}
logs.Trace("new p2p connection ,role %s , password %s ,local address %s", arr[1], arr[0], addr.String())
if arr[1] == common.WORK_P2P_VISITOR { // 如果是访问者 (Visitor)
v.visitorAddr = addr // 记录访问者的 UDP 地址
for i := 20; i > 0; i-- { // 尝试 20 次
if v.providerAddr != nil { // 如果提供者 (Provider) 的地址已经收到
// 互相发送对方的地址，进行 UDP 打洞
s.listener.WriteTo([]byte(v.providerAddr.String()), v.visitorAddr)
s.listener.WriteTo([]byte(v.visitorAddr.String()), v.providerAddr)
break // 打洞成功，退出循环
}
time.Sleep(time.Second) // 等待 1 秒
}
delete(s.p2p, arr[0]) // 打洞完成后，从 Map 中删除该会话
} else { // 如果是提供者 (Provider)
v.providerAddr = addr // 记录提供者的 UDP 地址
}
}
UDP 打洞原理：
客户端连接 P2P 服务器：当两个内网客户端（一个作为 visitor，一个作为 provider）都想建立 P2P 连接时，它们会首先向 NPS 的 P2P 服务器发送 UDP 数据包，并附带一个共享的“密码”和自己的角色。
服务器记录地址：P2P 服务器会记录 visitor 和 provider 的公网 IP 和端口（经过 NAT 转换后的地址）。
交换地址：当服务器同时收到 visitor 和 provider 的地址后，它会将 provider 的地址发送给 visitor，同时将 visitor 的地址发送给 provider。
客户端尝试连接：visitor 和 provider 收到对方的地址后，会尝试直接向对方的公网 IP 和端口发送 UDP 数据包。由于 NAT 设备通常会为主动发出的 UDP 连接在外部打开一个临时端口，当双方同时向对方的公网地址发送数据时，就有可能成功穿透 NAT，建立直接的 UDP 连接。
打洞成功：一旦 UDP 打洞成功，后续的数据就可以直接在两个客户端之间传输，而无需经过 NPS 服务器中转。
代码细节：
common.CONN_DATA_SEQ：用于分隔 P2P 数据包中的密码和角色信息。
common.WORK_P2P_VISITOR：表示客户端的角色是访问者。
time.Sleep(time.Second)：在 visitor 端，会等待一段时间，以确保 provider 的地址已经到达服务器。
delete(s.p2p, arr[0])：一旦打洞成功，P2P 会话信息就会从服务器的 Map 中删除，因为服务器的任务已经完成。
总结
nps/server/proxy/p2p.go 文件展示了 NPS 如何利用 UDP 打洞技术实现 P2P 代理。通过 P2P 服务器作为中介，交换客户端的公网地址信息，NPS 能够帮助内网中的客户端建立直接的 UDP 连接，从而在某些场景下提供更高效、更低延迟的内网穿透服务。这种机制对于需要实时交互的应用（如游戏、音视频通话）具有重要意义。
在下一篇文章中，我们将继续探索 NPS 的其他代理模式，例如 UDP 代理。