在点对点（P2P）网络环境中，参与者需能够互相直接连接，但网络地址转换（NAT）的存在常常阻碍了这种直接连接的建立，这对P2P应用的正常运作构成了挑战。会话穿越工具协议（STUN）是一种广泛采用的技术，旨在解决NAT对P2P应用的影响。STUN协议使得网络设备能够识别它们经由NAT设备映射后的公网IP地址和端口号，并利用这些信息在两个P2P节点间建立一个数据通道，使它们能够跨越NAT设备进行通信。
为何STUN至关重要？
随着IPv4地址资源的日益紧张，NAT的部署变得更加普遍。NAT在解决IP地址不足的同时，也增强了网络安全，通过阻止外部网络的未经请求的流量进入内部网络。然而，NAT同时也打破了P2P网络的点对点通信模型，因为P2P通信要求每个节点都能够主动建立连接。
为了克服NAT对P2P网络的限制，开发了多种NAT穿越技术，包括反向链接、应用层网关（ALG）、打洞技术以及中间件方法。
STUN（Session Traversal Utilities for NAT）是一种在RFC标准中定义的协议，它能够探测NAT的存在，并帮助获取经NAT映射的IP地址和端口号。通过STUN，可以在两个P2P节点间建立一条穿越NAT的连接，这个过程也常被称作“打洞”。STUN的优势在于它不要求对现有的NAT设备进行任何修改，仅需要在网络中部署一个STUN服务器即可轻松实现。
STUN服务器/客户端
STUN遵循客户端/服务器模型，包括STUN服务器和STUN客户端两部分：
STUN服务器：这是一个在公网上运行的实体，例如路由器或者专用服务器，负责接收STUN绑定请求并发送STUN绑定响应。
STUN客户端：这是一个在私网内运行的实体，负责发送STUN绑定请求并接收STUN绑定响应。
STUN的工作机制
STUN协议通过在STUN客户端和STUN服务器之间交换消息来探测NAT，并建立数据通道。STUN的消息交换过程包括NAT探测和打洞两个阶段，具体如下：
NAT探测阶段：
- STUN客户端向STUN服务器发送绑定请求（Binding Request）。
- STUN服务器接收请求并发送绑定响应（Binding Response），携带MAPPED-ADDRESS、XOR-MAPPED-ADDRESS和RESPONSE-ORIGIN等属性。
- STUN客户端通过比较绑定响应中的地址属性和原始请求的源地址，确定是否存在NAT，并将结果反馈给应用。
打洞阶段：
- STUN客户端向服务器请求其它STUN客户端的接口信息。通过交换NAT映射的地址信息来尝试建立直接的P2P连接。
- 客户端交替发送绑定请求，以在各自的NAT设备上创建会话表项。
- 当两端的NAT设备都建立了会话表项后，P2P通信可以直接进行，无需通过STUN服务器。
- 这种方法允许P2P节点之间在NAT的干扰下也能够建立稳定的通信链路，从而使P2P应用能够在各种网络环境下正常运作。