PLC單片機局域網嵌入式NAT穿透技術研究

吳蔚

摘 要：加強對嵌入式NAT穿透技術的深入理解，通過對PLC單片機局域網結構形式的分析，可以實現嵌入式設備與局域網內逐漸之間信息的正常傳遞，擴大局域網內NAT技術的實際應用范圍?；诖耍疚膶牟煌慕嵌葘LC單片機局域網嵌入式NAT穿透技術進行必要地研究，以便為智能化遠程監控系統服務范圍的擴大提供必要的參考信息。

關鍵詞：PLC單片機；NAT穿透技術；局域網；智能化遠程監控系統

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

為了滿足人們生產生活的實際需求，需要加強嵌入式設備的有效使用，按照合理的方式優化計算機系統中操作系統的服務功能，實現系統硬件與軟件的一體化。與此同時，結合PLC單片機局域網的實際需求，確保主機向Internet提供更多的服務，需要加強NAT穿透技術的合理利用，優化遠程監控嵌入式系統的服務功能。

1 網絡地址轉換（NAT）技術概述

為了更好地適應網絡快速發展的具體要求，需要加強對不同IP地址的合理利用，避免IP地址匱乏問題的出現。結合現階段IPv4環境特點，可知提高網絡地址轉換（NAT）技術的利用效率，有利于處理IP地址匱乏問題，確保網絡內部通信的正常進行。NAT技術使用中具有良好的轉換功能，實現網絡中私有地址與公網地址映射，滿足內網用戶與外界進行正常通信的實際需求。與此同時，不同類型的地址轉換（NAT）方式使用中適用范圍有所區別，增強了大量用戶處理使用IP地址過程中可能存在問題的實際作用效果。像網絡地址與端口轉換（NPAT）及基礎NAT轉換方式，都屬于網絡地址轉換（NAT）的組成部分，使用為地址控制及內部主機訪問外部過程控制效果的增強帶來了重要的保障作用。

2 PLC單片機局域網嵌入式NAT穿透技術的設計分析

結合嵌入式系統的結構組成及工作性質，可知采取必要的措施實現局域網內主機與外網設備的正常通信，對于嵌入式系統運行效率的提高至關重要。PLC單片機局域網內實用高效NAT穿透技術實際作用的充分發揮，需要明確其中的設計要點。具有表現在：（1）確定公網主機與局域網嵌入式設備的通訊方式。擁有公網IP的主機因為無法知道嵌入式設備在NAT，上映射的公網IP地址和端口，它無法向嵌入式設備發送任何數據包，這得提供第三方的幫助才能讓彼此建立連接。工作在局域網的嵌入式系統通過NAT時被網關映射成公網地址和端口并與服務器保持會話，當公網主機C想和嵌入式系統X連接時，它先從服務器S獲取 x的公網地址和端口對。這種情況下需要判斷嵌入式系統能否正常地發送數據包，是否可以達到公網主機與局域網嵌入式設備之間的正常通信。當主機能夠收到嵌入式系統X發送的數據包時，則說明NAT穿透成功，反之亦然；（2）確定私網主機與局域網嵌入式設備之間的通訊方式。相對而言，這種通訊方式較為復雜，主要在于其中的公網IP及端口是未知，無法發送請求信息。因此，需要通過第三方服務器的作用，促使嵌入式系統可以通過NATA的作用，實現與私網主機的正常連接。

3 PLC單片機局域網實現嵌入式系統NAT穿透技術的要點分析

3.1 選擇與服務器正常通信的技術

局域網IP地址及端口的存在，可以使嵌入式系統進行有效地登錄及訪問。在具體的操作過程在，應結合NAT穿透技術的轉換作用，為嵌入式系統提供必要的IP地址及端口，確保局域網內主機與外界服務器之間可以正常地通信，保持UDP通話的有效性。實現這樣的操作目標，關鍵在于嵌入式系統運行中應定期刷新與之相關的公網地址與端口。具體表現在：（1）在一定的時間間隔內，向服務器發送可以正常使用的數據包，確保公網地址IP及對應的端口的有效性；（2）合理設置定時器，重復使用UDP數據包，并在定時器中預先設置好的中斷程序中加入記錄時間間隔的變量；（3）在設置好的程序中對數據包的信號量進行實時地 分析，確保數據包能夠處于激活的狀態，可以達到服務器正常發送的相關要求。

3.2 加強解析服務器技術的有效使用

采取必要的措施明確發送給服務器激活數據包的格式，可以為獲取數據包的正常發送及利用效率的提高提供可靠地保障。實際操作中需要預先將UDP包封裝好，標明其IP地址與對應的服務器端口，并對與數據包相關的函數進行調用，實現網內主機與外部服務器之間的正常通信。

運用解析服務器技術的該過程中，接收端解析發送命令時主要利用的是判別UDP包類型的相關函數。當系統接受到來自某一服務器的數據包時，服務器中的調用函數將會通過解析函數的作用對數據包進行針對性地處理，并對UDP包中的命令字進行必要地判別，實現對數據包的完全解析。同時，未來增強嵌入式系統中主機與公網IP地址及端口號的連接效果。需要對UDP中的有效負載進行必要地分離，進而完成后續的解析計劃，確保嵌入式為系統運行中接收段解析數據包的有效性。

3.3 實現UDP數據包的正常發送

當公網IP地址及端口確定后，也需要對網關中經過NAT處理的IP地址與端口進行必要地識別，確保UDP數據包的正常發送。而在實際的操作中，由于UDP數據包具有可封裝的特點，利用常規的方法很難真正地識別。同時，由于激活的數據包與發送的UDP數據包之間具有高度的相似性，需要采取科學的調用方式將數據包及時地發送出去。此時，通過嵌入式系統向嵌入式主機進行UDP數據包的正常發送，可以實現NAT穿透技術的有效使用，發送出經過打“包”后的UDP數據包，完成嵌入式主機與外界設備之間數據的正常傳輸。當UDP數據包正常發送后，可視為局域網內NAT穿透技術的使用達到了預期的效果，最大限度地滿足了嵌入式系統與外界設置之間數據包發送的實際需求。

4 結束語

PLC單片機局域網嵌入式NAT穿透技術實際作用的充分發揮，可以為非授權主機安全性的提高提供可靠地保障，促使遠程監控嵌入式系統使用中能夠達到預期的效果，最大限度地完善嵌入式系統的組成結構。在未來局域網建設的過程中，NAT穿透技術的實際應用范圍將會不斷地擴大，可以滿足UDP數據包發送過程中的多樣化需求。

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