PLC单片机局域网嵌入式NAT穿透技术研究

吴蔚

摘 要：加强对嵌入式NAT穿透技术的深入理解，通过对PLC单片机局域网结构形式的分析，可以实现嵌入式设备与局域网内逐渐之间信息的正常传递，扩大局域网内NAT技术的实际应用范围。基于此，本文将从不同的角度对PLC单片机局域网嵌入式NAT穿透技术进行必要地研究，以便为智能化远程监控系统服务范围的扩大提供必要的参考信息。

关键词：PLC单片机；NAT穿透技术；局域网；智能化远程监控系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.013

为了满足人们生产生活的实际需求，需要加强嵌入式设备的有效使用，按照合理的方式优化计算机系统中操作系统的服务功能，实现系统硬件与软件的一体化。与此同时，结合PLC单片机局域网的实际需求，确保主机向Internet提供更多的服务，需要加强NAT穿透技术的合理利用，优化远程监控嵌入式系统的服务功能。

1 网络地址转换（NAT）技术概述

为了更好地适应网络快速发展的具体要求，需要加强对不同IP地址的合理利用，避免IP地址匮乏问题的出现。结合现阶段IPv4环境特点，可知提高网络地址转换（NAT）技术的利用效率，有利于处理IP地址匮乏问题，确保网络内部通信的正常进行。NAT技术使用中具有良好的转换功能，实现网络中私有地址与公网地址映射，满足内网用户与外界进行正常通信的实际需求。与此同时，不同类型的地址转换（NAT）方式使用中适用范围有所区别，增强了大量用户处理使用IP地址过程中可能存在问题的实际作用效果。像网络地址与端口转换（NPAT）及基础NAT转换方式，都属于网络地址转换（NAT）的组成部分，使用为地址控制及内部主机访问外部过程控制效果的增强带来了重要的保障作用。

2 PLC单片机局域网嵌入式NAT穿透技术的设计分析

结合嵌入式系统的结构组成及工作性质，可知采取必要的措施实现局域网内主机与外网设备的正常通信，对于嵌入式系统运行效率的提高至关重要。PLC单片机局域网内实用高效NAT穿透技术实际作用的充分发挥，需要明确其中的设计要点。具有表现在：（1）确定公网主机与局域网嵌入式设备的通讯方式。拥有公网IP的主机因为无法知道嵌入式设备在NAT，上映射的公网IP地址和端口，它无法向嵌入式设备发送任何数据包，这得提供第三方的帮助才能让彼此建立连接。工作在局域网的嵌入式系统通过NAT时被网关映射成公网地址和端口并与服务器保持会话，当公网主机C想和嵌入式系统X连接时，它先从服务器S获取 x的公网地址和端口对。这种情况下需要判断嵌入式系统能否正常地发送数据包，是否可以达到公网主机与局域网嵌入式设备之间的正常通信。当主机能够收到嵌入式系统X发送的数据包时，则说明NAT穿透成功，反之亦然；（2）确定私网主机与局域网嵌入式设备之间的通讯方式。相对而言，这种通讯方式较为复杂，主要在于其中的公网IP及端口是未知，无法发送请求信息。因此，需要通过第三方服务器的作用，促使嵌入式系统可以通过NATA的作用，实现与私网主机的正常连接。

3 PLC单片机局域网实现嵌入式系统NAT穿透技术的要点分析

3.1 选择与服务器正常通信的技术

局域网IP地址及端口的存在，可以使嵌入式系统进行有效地登录及访问。在具体的操作过程在，应结合NAT穿透技术的转换作用，为嵌入式系统提供必要的IP地址及端口，确保局域网内主机与外界服务器之间可以正常地通信，保持UDP通话的有效性。实现这样的操作目标，关键在于嵌入式系统运行中应定期刷新与之相关的公网地址与端口。具体表现在：（1）在一定的时间间隔内，向服务器发送可以正常使用的数据包，确保公网地址IP及对应的端口的有效性；（2）合理设置定时器，重复使用UDP数据包，并在定时器中预先设置好的中断程序中加入记录时间间隔的变量；（3）在设置好的程序中对数据包的信号量进行实时地 分析，确保数据包能够处于激活的状态，可以达到服务器正常发送的相关要求。

3.2 加强解析服务器技术的有效使用

采取必要的措施明确发送给服务器激活数据包的格式，可以为获取数据包的正常发送及利用效率的提高提供可靠地保障。实际操作中需要预先将UDP包封装好，标明其IP地址与对应的服务器端口，并对与数据包相关的函数进行调用，实现网内主机与外部服务器之间的正常通信。

运用解析服务器技术的该过程中，接收端解析发送命令时主要利用的是判别UDP包类型的相关函数。当系统接受到来自某一服务器的数据包时，服务器中的调用函数将会通过解析函数的作用对数据包进行针对性地处理，并对UDP包中的命令字进行必要地判别，实现对数据包的完全解析。同时，未来增强嵌入式系统中主机与公网IP地址及端口号的连接效果。需要对UDP中的有效负载进行必要地分离，进而完成后续的解析计划，确保嵌入式为系统运行中接收段解析数据包的有效性。

3.3 实现UDP数据包的正常发送

当公网IP地址及端口确定后，也需要对网关中经过NAT处理的IP地址与端口进行必要地识别，确保UDP数据包的正常发送。而在实际的操作中，由于UDP数据包具有可封装的特点，利用常规的方法很难真正地识别。同时，由于激活的数据包与发送的UDP数据包之间具有高度的相似性，需要采取科学的调用方式将数据包及时地发送出去。此时，通过嵌入式系统向嵌入式主机进行UDP数据包的正常发送，可以实现NAT穿透技术的有效使用，发送出经过打“包”后的UDP数据包，完成嵌入式主机与外界设备之间数据的正常传输。当UDP数据包正常发送后，可视为局域网内NAT穿透技术的使用达到了预期的效果，最大限度地满足了嵌入式系统与外界设置之间数据包发送的实际需求。

4 结束语

PLC单片机局域网嵌入式NAT穿透技术实际作用的充分发挥，可以为非授权主机安全性的提高提供可靠地保障，促使远程监控嵌入式系统使用中能够达到预期的效果，最大限度地完善嵌入式系统的组成结构。在未来局域网建设的过程中，NAT穿透技术的实际应用范围将会不断地扩大，可以满足UDP数据包发送过程中的多样化需求。

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