[N2N虚拟局域网]N2N组网原理学习

摘自百科：虚拟局域网（VLAN）是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样，由此得名虚拟局域网。VLAN是一种比较新的技术，工作在OSI参考模型的第2层和第3层，可以为几乎局域网内任何信息集成系统架构逻辑拓扑和访问控制，并且与其它共享物理网路链路的信息系统实现相互间无扰共享。

1.什么是N2N

N2N（Node-to-Node）联网技术是一种点对点（P2P）网络架构，它允许不同节点之间直接进行通信，而不需要依赖中心化的服务器。节点不仅可以随时加入或离开网络，同时，直接的点对点连接可以减少延迟，提高数据传输速度，尤其适用于大文件传输或实时通信。N2N使用UDP协议进行封包传输，使用UDP协议带来了高性能和便捷性，例如利用很多场景下不会封锁DNS的UDP端口来打通网络，例如UDP原生优于TCP的传输性能。在NAT条件允许的情况下， edge节点间流量直连，无需通过
而由于没有中心化的服务器，用户的通信内容更难以被监控，增强了隐私保护。其git项目地址：https://github.com/ntop/n2n

2.技术原理

关于NAT
网络地址转换（NAT，Network Address Translation）是一种在网络中使用的技术，主要用于将私有网络地址转换为公共地址，以便通过互联网进行通信。主要分为两种：
1.SNAT：源地址转换，当请求本文经过NAT网关时。NAT网关会将报文中的源地址替换掉，替换成能与目标地址路由互通的地址，此时目标地址不变，所以最终报文抵达目标服务。
2.DNAT：目标地址转换，当service完成处理后返回数据，返回报文时的源地址和目标地址反过来，抵达NAT网关后NAT网关根据请求出去的时候的SNAT记录做反转，将目标地址转换成内网地址，最终抵达客户端。
关于P2P：
P2P，是Peer-To-Peer 的简称，翻译成"对等网络"或者"点对点网络"。P2P是一种分布式网络，网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源，这些共享资源需要由网络提供服务和内容，能被其它对等节点(Peer)直接访问而无需经过中间实体。在此网络中的参与者既是资源（服务和内容）提供者（Server），又是资源（服务和内容）获取者（Client）。
关于点对点穿透：
在内网穿透传输大量数据时如果都经过服务器中转的话，这样会对服务器端带宽压力比较大。只要是数据量很大，而一般利用中转服务器又需要一定规模投入的应用，我们都可以考虑用P2P技术。
UDP打洞
最为常见的实现P2P的方式是采用UDP打洞技术，UDP打洞技术是通过中间服务器的协助在各自的NAT网关上建立相关的表项，使P2P连接的双方发送的报文能够直接穿透对方的NAT网关，从而实现P2P客户端互连。如果两台位于NAT设备后面的P2P客户端希望在自己的NAT网关上打个洞，那么他们需要一个协助者——集中服务器，并且还需要一种用于打洞的Session建立机制。
TCP打洞
从现在的主流应用的角度上来看，基于TCP的P2P应用显然不如基于UDP的应用那么广泛，但是也存在打洞的需求。TCP相对于UDP而言要复杂的多，TCP连接的建立要依赖于三次握手的交互，所以NAT网关在处理TCP连接的时候，需要更多的开销。但是，由于TCP协议完备的状态机机制，TCP反而比UDP更能精确的获取某个Session的生命期。
一种新的代理类型 XTCP 能解决这个问题，实现方式可以是采用搭建FRP服务器的方式，在传输数据的两端都部署上FRP客户端用于建立直接的连接。

3.N2N基本架构与流程

supernode：可以视为注册中心，用来注册各接入点的信息，相当于一张地址列表，在对称型或者端口受限型NAT的情况下，edge之间无法直接交互数据，此时需要通过supernode转发流量。
edge：边缘节点，负责与其他edge或者supernode进行数据交互，报文解密等，会定时跟supernode通信，获取信息。
工作流程：

edge向supernode注册，supernode记下edge的信息，包括外网ip和端口，虚拟ip、虚拟mac地址、community等信息。
edge监听虚拟网卡，获取网卡要发送的数据。
当从虚拟网卡读取到数据时，将数据包发送到supernode。
supernode提取数据包中的mac地址，并查询注册列表，并附上来源地址和端口，转发到目标edge。
目标edge收到数据包，提取来源地址和端口，并尝试udp直连
若直连成功，数据包不再走supernode中转，否则一直从supernode中转。

4.配置与构建

配置文件
n2n 支持可选地使用 edge 和 supernode 的配置文件：

-l <lport>  Set UDP main listen port to <lport>
-f          Run in foreground.
-u <UID>    User ID (numeric) to use when privileges are dropped.
-g <GID>    Group ID (numeric) to use when privileges are dropped.
-v          Increase verbosity. Can be used multiple times.
-h          This help message.

源码编译

#clone 源码
git clone https://github.com/meyerd/n2n.git
#安装依赖
yum install cmake openssl openssl-devel gcc-c++ git -y
#编译
cd n2n/n2n_v2
mkdir build 
cd build
cmake ..
make && make install
# 会生成edge、supernode可执行文件。

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