libp2p : NAT Traversal 을 읽고

https://docs.libp2p.io/concepts/nat/

사용하는 컴퓨터가 많아지면서 IPv4에서 쓸 수 있는 IP 만으로는 전체 기기를 감당할 수가 없습니다. 그래서 NAT라고 하는 것이 나왔습니다. 내부 네트워크에서는 내부에서만 알아볼 수 있는 IP 대역(private)을 사용하고 외부로 나갈 때 외부에서 인식 가능한 IP(public)로 바꾸어서 내보내는 거지요. 외부에서 내부로 들어올 때는 public ip를 private ip로 바꾸는 변환이 일어나서 내부 기기로 데이타가 전달되게 됩니다.

NAT를 쓰는 경우에는 내부에서 외부로 나가는 건 간단하다고 할 수 있지만 외부에서 내부로 들어오는 건 쉽지 않습니다. 내부의 기기는 private ip로 연결되어 있기 때문에 외부에서 인식할 수 없기 때문이지요.

이러한 점이 p2p에서는 문제가 됩니다. route등의 설정을 바꾸다던지 해서 어떻게 외부에서 내부로 들어오도록 할 수도 있겠지만 이렇게 불편하면 아무도 p2p를 사용하지 않겠지요. 그래서 p2p에서 사용하는 여러 방법이 있습니다.

- Automatic route configuration

많은 라우터들은 UPnp나 nat-pmp같은 port forwarding 기능을 제공합니다. 따라서, libp2p는 자동으로 이러한 설정을 하는 기능을 제공합니다.

- Hole-punching(STUN)

내부에서 외부로 연결을 맺으려 하면 라우터는 이에 대한 기록(private ip <-> public ip)을 남겨서 내부와 외부가 서로 연결될 수 있도록 해줍니다. 이 경우 외부에서 이 연결고리인 public ip/port를 안다면 외부에서 내부로 연결이 가능하게 됩니다.(좀 더 정확하게는 NAT의 종류에 따라서 이것이 가능하지 않을 수도 있습니다. 참고) 그런데 보통의 경우에는 내부의 기기는 라우터를 통할 때 자신의 ip:port가 무었이 될지 알 수 없습니다. 하지만! 외부의 커넥션이 맺어진 기기는 알 수 있겠죠. 이것을 이용한 것이 STUN입니다.

내부의 기기에서 이 STUN 서버에 접속을 하면 STUN 서버는 연결이 들어온 기기의 ip와 port 정보를 응답으로 보내줍니다. 그러면 나는 내가 외부로 나갈 때의 ip와 port를 알 수 있게 되고 다른 외부의 기기들에게 '내 ip와 port는 이거야'라고 알려주면 외부의 기기들은 나한테 접속할 수 있게 되는 거죠.

libp2p의 경우는 identity protocol이라고 하는 것을 통해서 이와 유사한 기능을 구현하고 있습니다.

- AutoNAT

앞에서 말했듯이 NAT에 따라서 STUN이 제대로 동작하지 않을 수 있습니다. 그러므로 외부의 기기가 접속을 해봐서 접속이 가능한지 아닌지를 알려주면 좋을 겁니다. 이 정보를 얻은 후 접속이 잘 되는 경우에만 외부에 '내 ip와 port는 이거야'라고 알려주는 것이 좋을테니까요.

- Circuit Relay(TURN)

대상이 되는 두 기기가 직접 통신하지 않고 중간에 relay를 해주는 기기를 두고 이 기기를 통해서 통신을 하도록 하는 방법입니다.