在OpenWrt上利用Natter实现FullCone环境下的TCP打洞

博主： qingmuhy
发布时间：2022 年 09 月 16 日
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分类：教程

![V2ex大佬 mikewang](https://qingmuhy.com/usr/uploads/2022/09/4028088425.png)

### 1.前言

作为互联网症候群的一份子，对于各种各样的网络技术充满了热情，同时因为家里有NAS，因此也折腾了不少的内网穿透技术，从蛤蟆吃到花生壳、FRP，再从ZeroTier到TailScale，各种内网穿透技术层出不穷，他们各有各的有缺点，限于篇幅，这里就不展开讨论，有机会我会以后写一篇文章来介绍各种内网穿透技术的优劣。（咕咕咕咕咕咕）

以上的内网穿透技术都很优秀且有其独特的应用场景的，但都有的一个问题是，**要么需要服务器中转速度慢，要么就需要在访问端安装客户端不灵活**，这在PC上不是问题，但在权限限制严格的手机端就要开始取舍了，是富强还是穿透回内网有时候是个二选一的问题，诚然可以用tasilcale内网穿透全局回家，然后再在家里部署网络环境，但这个方法其实十分折腾且效率不高，数据包全部都要转发到家里造成延迟高，路由器部署网络环境十分复杂且修改不便，而Natter就是来解决这个特定应用场景下的问题的。

> 引用mikewang大佬的说法：
>
> 目前公网 IP 越来越稀缺，有些地区已经无法申请公网 IP 了。
> 不过，在 NAT 1 网络下，我们可以通过一种 “打洞” 的方式，将本地的 TCP 端口暴露至公网上，运行 HTTP 服务等。
> 经过一番研究，我使用 Python 写了一个工具，起名叫 Natter 。
>
> 简洁地说，Natter 的原理就是端口重用：
>
> 1. 由本地端口 A 向外发起 TCP 长连接，维持 NAT 端口映射关系；
> 2. 同时监听端口 A ，对外提供服务。
>
> Natter 应当运行于路由器上，因为这样只经过一层 NAT 。不过，正确设置 DMZ 主机，经过多层 NAT 也是 OK 的。
>
> 好消息是国内运营商级 NAT 多数已经转为 NAT 1 了，因此开放公网 TCP 端口应该是比较容易的。
> 目前我在中国移动的家庭宽带上已经成功使用 Natter 开放公网 TCP 端口。
>
> GitHub: [https://github.com/MikeWang000000/Natter](https://github.com/MikeWang000000/Natter)

### 2. Natter的独特应用场景

我个人暂时碰到的场景是一下两个

1. 利用家宽中转家宽所属宽带友好型的VPS
2. 在OpenWrt上安装新型的一些VPN协议以实现灵活回内网的需求

场景1很好理解，场景2什么叫灵活回内网呢？其实就是我利用Clash分流的技术，将不同的流量分流到不同的地点，富强的流量分流到对应的服务器，回内网的流量分流到家宽的地址， **受限于移动端的限制，你不能即开TailScale之类的软件来打V4的洞，再打开Clash等软件** 因此就需要一种不需要客户的打洞方法，至此，我们的Natter就找到了其独特的应用场景了。![分流效果图](https://qingmuhy.com/usr/uploads/2022/09/1546040797.png)

### 3. 搭建的过程

我是在我的垃圾路由器上搭建的，路由器的系统是Openwrt，路由器的ROM只有16M，因此其实空间十分紧缺，但好在有python-light之类的python环境包，挤一挤空间还是能够用。下面是一些搭建的步骤，这里我利用了Screen实现了后台运行。

#### 3.1 安装Python环境

这里需要去更新一些软件包，在软件包配置正确的情况下只需要执行如下命令

```shell
opkg update
opkg install python3-light
```

安装完成后可以运行 python -h 验证

```shell
python -h
usage: python [option] ... [-c cmd | -m mod | file | -] [arg] ...
Options and arguments (and corresponding environment variables):
-b     : issue warnings about str(bytes_instance), str(bytearray_instance)
         and comparing bytes/bytearray with str. (-bb: issue errors)
-B     : don't write .pyc files on import; also PYTHONDONTWRITEBYTECODE=x
-c cmd : program passed in as string (terminates option list)
-d     : turn on parser debugging output (for experts only, only works on
         debug builds); also PYTHONDEBUG=x
-E     : ignore PYTHON* environment variables (such as PYTHONPATH)
-h     : print this help message and exit (also -? or --help)
-i     : inspect interactively after running script; forces a prompt even
         if stdin does not appear to be a terminal; also PYTHONINSPECT=x
-I     : isolate Python from the user's environment (implies -E and -s)
-m mod : run library module as a script (terminates option list)
-O     : remove assert and __debug__-dependent statements; add .opt-1 before
         .pyc extension; also PYTHONOPTIMIZE=x
-OO    : do -O changes and also discard docstrings; add .opt-2 before
         .pyc extension
-q     : don't print version and copyright messages on interactive startup
-s     : don't add user site directory to sys.path; also PYTHONNOUSERSITE
-S     : don't imply 'import site' on initialization
-u     : force the stdout and stderr streams to be unbuffered;
         this option has no effect on stdin; also PYTHONUNBUFFERED=x
-v     : verbose (trace import statements); also PYTHONVERBOSE=x
         can be supplied multiple times to increase verbosity
-V     : print the Python version number and exit (also --version)
         when given twice, print more information about the build
-W arg : warning control; arg is action:message:category:module:lineno
         also PYTHONWARNINGS=arg
-x     : skip first line of source, allowing use of non-Unix forms of #!cmd

```

看起是否出现帮助信息，如果出现了上文一样的帮助信息则是完成了安装，**如果是硬路由刷的OpenWrt请注意你的硬件空间，很多安装问题都出在软件源或者存储空间上。** 安装好python后我们就可以进入下一步了。

#### 3.2 安装Screen实现方便的后台运行

Screen是一个很方便的多窗口工具，详细信息可以看[VPS侦探的这篇教程。](https://www.vpser.net/manage/screen.html)

```shell
opkg install screen
```

安装完成后输入

```shell
screen -h 
```

看到帮助信息及代表安装成功，这些都安装好后就可以开始运行Natter了。

#### 3.4 Natter的安装

因为是基于python的文件，安装也特别简单，只需要下载官网的natter.py，将其放在/root/ 这个文件夹下，然后即可以进入下面的运行步骤。

### 4. Natter的运行

其实特别简单，简单到让我感觉像是废话，先输入创建一个新的窗口。（创建完成后所有上面的Shell信息会消失，这样就代表创建成功了。）

```shell
screen -S natter 
```

然后在窗口中执行Natter在GitHub上的Readme里介绍的指令即可。其中括号前面是公网ip地址，后面是打洞的端口，填入你需要的地方即可。如果重新拨号相关信息是会改变的，期待mikewang大佬能完善相关的通知API，让我们可以在不在内网的环境下获得相关信息，解决先鸡还是先蛋的Boot难题。

```shell
python natter.py 80
[INFO] - Getting STUN server IP...
[INFO] - Checking NAT Type for UDP...
[INFO] - NAT Type for UDP: [ Full cone (NAT 1) ]
[INFO] - Checking NAT Type for TCP...
[INFO] - NAT Type for TCP: [ Cone NAT ]
[INFO] - Start punching...
[INFO] - The TCP hole punching appears to be successful. Please test this address from another network: ('112.*.*.*', 17183)

================================
    ('112.*.*.*', 17183)
================================

```

**如果成功打洞，记录下对应的信息后按Ctrl+A+D三键组合即可退出窗口但不中止程序。**

想要再次登陆这个窗口输入

```shell
screen -D -r natter
```

即可进入重新进入窗口，如果想要多了解一下Screen的使用可以看我上面推荐的教程，讲地十分详细，我就不再废话了。

### 5. 小小的总结

其实如果你都开始手撸Clash配置文件需要这个需求了，相信上面的介绍对你而言可能真的是废话吧，当然如果你有什么不懂的，也欢迎在评论区交流，我接触这个工具也就才几个小时，不可能写出一篇面面俱到的教程的，教程有时候也是需要不停迭代才能完善的嘛。希望你玩地开心。

如果精力允许，这个教程是会同步更新的，敬请关注，说不定下次回来就不一样了呢？

最后修改：2022 年 09 月 16 日

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2 条评论

pop2006
March 29th, 2023 at 10:12 am

重新下载后，出错信息变这样了，提示防火墙问题？
[email protected]:~# python natter.py -t 3456
[INFO] - Getting STUN server IP...
[INFO] - Checking NAT Type for UDP...
[INFO] - NAT Type for UDP: [ Port restricted (NAT 3) ]
[WARNING] - The NAT type of your network is not full cone (NAT 1). TCP hole punching may fail.
[INFO] - Checking NAT Type for TCP...
[INFO] - NAT Type for TCP: [ Cone NAT ]
[INFO] - Start punching...
[WARNING] - TCP hole punching seems to fail. Maybe you are behind a firewall. However, you may check this address from another network: ('113.68.236.223', 39046)
[INFO] - TCP keep-alive...

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pop2006
March 28th, 2023 at 08:07 pm

我在Ubnt ER-X 上刷了openwrt ，按教程照做，当运行到python natter.py 80 后，提示如下
File "/root/natter.py", line 74
<title>Natter/natter.py at master · MikeWang000000/Natter · GitHub</title> ^
SyntaxError: invalid character '·' (U+00B7)

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