使用 UDP 将通知从服务器推送到客户端

Question

我们想要构建一个简单的数据共享应用程序，其中 2 台 Android 手机（或计算机）连接到任何互联网（wifi/网络）上，通过 HTTPS 将其数据上传和下载到服务器。

例如A 想向 B 发送数据，A 会触发类似 HTTPS API 的“put”，并将数据上传到 B 的 bucket。B 会调用类似 HTTPS API 的“get”并下载其内容。

现在的问题是 A 和 B 之间的通信是基于需求的。它可能在几分钟、几小时或几天后发生。如果我们使用 HTTPS 方式，那么我们将不得不让 B 长时间轮询服务器，这会在没有消息的情况下耗尽资源数天。如果我们每 1 分钟或 2 分钟轮询一次，那么通信将不会近乎实时地发生。

为了解决这个问题，我们提出了以下想法：

1. 每当手机注册到互联网时，它都会创建一个 UDP 端口并 绑定到它
2. 它与服务器建立 1 次 HTTPS 连接并发送其 IP 地址和端口
3. 服务器和客户端之间可以有可选的虚拟数据交换 使用 UDP（往返）
4. 在此客户端没有任何活动连接并保持 在同一个互联网上；它在 UDP 上持续等待
   接收数据的端口；如果互联网再次发生变化 从第 1 步开始重复
5. 当接收到给定客户端的数据时，服务器发送 一些预定义的虚拟 UDP 数据作为唤醒呼叫发送给客户端。这 数据持续发送，直到通过 HTTPS 读取客户端存储桶
6. 识别在 UDP 上接收到的数据后，客户端会进行 HTTPS 连接到服务器并从其存储桶中读取其预期数据，并 关闭；服务器识别到这一点并停止 UDP

理论上这个解决方案看起来不错。但是从互联网上我遇到了以下问题，我需要回答：

• 应该从什么样的IP地址和端口发送到服务器 客户？是 ISP/网络提供的 IP 还是其他什么？
• 服务器如何识别确切的客户端来发送一些 UDP 数据？ 例如如果同一互联网上的 2 部手机具有相同的 IP 和端口
• 在C socket库中，UDP连接有2种方式：(1) connect() 然后send()/recv() (2) 直接 sendto()/recvfrom() 使用 IP 地址。应该用在哪个 这种情况？

除上述问题外，欢迎对上述“推送通知”的实际方式进行任何改进。

Answer 1

您需要照顾 NAT 后面的客户端，为此您可以使用UDP Hole Punching。

假设 A 和 B 是两台主机，各自在自己的专用网络中；北美和 NB 是两个具有全球可访问 IP 地址的 NAT 设备 EIPA 和EIPB； S是全球知名的公共服务器 可访问的 IP 地址。

1. A 和 B 各自开始与 S 的 UDP 会话； NAT 设备 NA 和 NB 创建 UDP 转换状态并分配 临时外部端口号 EPA 和 EPB
2. S 检查 UDP 数据包 获取 NA 和 NB 使用的源端口（外部 NAT 端口 EPA 和环保局）
3. S 将 EIPA:EPA 传递给 B，将 EIPB:EPB 传递给 A
4. A 发送一个数据包到 EIPB:EPB。
5. NA 检查 A 的数据包并在 其翻译表：{Source-IP-A, EPA, EIPB, EPB}
6. B 发送一个数据包 至 EIPA:EPA
7. NB 检查 B 的数据包并在 其翻译表：{Source-IP-B, EPB, EIPA, EPA}
8. 取决于 当 B 的第一个数据包到达时 NA 的转换表的状态（即 元组 {Source-IP-A, EPA, EIPB, EPB} 是否已由 B的第一个数据包到达的时间），B的第一个数据包被丢弃 （翻译表中没有条目）或通过（翻译表中的条目 已制作）。
9. 取决于 NB 的转换表的状态，当 A 的第一个数据包到达（即元组 {Source-IP-B, EPB, EIPA, EPA} 已在 A 的第一个到达时创建 数据包），A的第一个数据包被丢弃（转换表中没有条目） 或通过（已在翻译表中输入）。
10. 在最坏的情况下， 来自 A 的第二个数据包到达 B；最坏的情况是来自 B 的第二个数据包 到达 A. 在 NAT 中已“打孔”，两台主机都可以 交流。