WebRTC即时通讯核心协议－TRUN（RFC5766）
时间：2024-04-06 17:05:24 来源：网络cs 作者：晨起 栏目：卖家故事 阅读：
如果一台主机处于NAT后面，那么在一定条件下两台主机无法之间进行通讯。在这种条件下，那么使用中继服务提供通讯是有必要的，ＲＦＣ５７６６规范定义了一个名为TURN（使用中继穿越NAT）的协议，它允许一台主机使用中继服务与对端进行报文传输。TURN不同于其它中继协议在于它允许客户机使用一个中继地址与多个对端同时进行通讯。
TURN协议也是ICE(交互式连接建立)协议的组成部分，也可以单独使用。
1、简介
一个处于NAT内的主机想要与其他主机进行通讯，其他主机有可能也处于NAT内。为了实现这个目的，主机利用“打洞”的技术用于发现直接通讯的路径；然而，这个通讯路径能够直接穿越NAT而无需使用中继。
[RFC5128] and [RFC4787]定义的“打洞”技术不能够适用于任何NAT情况，例如某主机位于的NAT路由器使用的“地址依赖映射”或“地址-端口依赖映射”，那么这种“打洞”技术通常会失败。
当无法找到一个直接通讯路径时，必须要使用到服务中继来进行互换报文。这种中继通常适用于在公网环境下，两个都处于NAT环境下的主机进行通讯场景。
本文定义了一个名为TURN的协议，它允许两个处于NAT环境的主机利用中继进行通讯。client能够在TURN Server上分配资源，与peer（对端）进行通讯，也能够决定何时应该停止通讯。client需要关联一个TURN Server的地址作为中继，称为relayed server address。当客户发送报文给TURN Server，TURN Server使用relayed server address作为源地址向其他peer进行中继转发报文。
client用到TURN服务必须通过某种方式获取peers的地址，这个超越了本文的范畴，可以使用email互换信息，另一种是可以参考[RFC5128]。
如果TURN被使用于ICE[RFC5245],那么relayed transport address和这些peers的地址都必须提供给ICE进行选择，如果TURN和ICE被作为SIP协议的一部分，通过TURN服务看起来能够很好的解决两个主机都位于NAT下的通讯问题，但是这对TURN Server是有高昂代价的，比如TURN Server必须在英特网上拥有大带宽，如此，应该优先使用主机双方之间通讯的方式，只有在主机间无法直接通讯的情况下才使用TURN服务。
当client和peers使用ICE决定通讯路径时，ICE会优先考虑直接通讯，除非无法直接通讯才使用TURN，TURN原来是设计用于支持多媒体会话通讯在SIP协议。从SIP协议派生后，TURN支持使用一个relayed transport address与多个peer通讯，这个特写能够使TURN适应于不同的应用场景。
TURN被作为ICE（NAT穿越）框架的一个重要组成部分，然后TURN可以独立于ICE之外单独工作，TURN是STUN(Session Traversal Utilities for NAT)的扩展协议，大多数情况下，TURN消息采用STUN的消息格式，读者应该的对STUN协议有所了解。
2、功能一览
这个节主要预览TURN协议功能，是非严格的描述，在大多情况下TURN client处于私有网络下，并且通过一个或者多个NAT连接到公网。TURN Server是位于公网环境下。
client想要与其他peer进行通讯。这些peer可能位于同一个或者不同的NAT内。client利用TURN中继地址向peer发送报文，也通过TURN的中继地址收集peer报文并发送给client。
Peer A Server-Reflexive +---------+ Transport Address | | 192.0.2.150:32102 | | | /| | TURN | / ^| Peer A | Client's Server | / || | Host Transport Transport | // || | Address Address | // |+---------+ 10.1.1.2:49721 192.0.2.15:3478 |+-+ // Peer A | | ||N| / Host Transport | +-+ | ||A|/ Address | | | | v|T| 192.168.100.2:49582 | | | | /+-+ +---------+| | | |+---------+ / +---------+ | || |N| || | // | | | TURN |v | | v| TURN |/ | | | Client |----|A|----------| Server |------------------| Peer B | | | | |^ | |^ ^| | | | |T|| | || || | +---------+ | || +---------+| |+---------+ | || | | | || | | +-+| | | | | | | | | Client's | Peer B Server-Reflexive Relayed Transport Transport Address Transport Address Address 192.0.2.1:7000 192.0.2.15:50000 192.0.2.210:49191 Figure 1图1
图1显示一个典型的网络环境，在这张图中，TURN client处于NAT内，TURN server处于NAT外，假设这个NAT是一个 "bad NAT" ; 例如：其使用 "地址-端口依赖映射" 的NAT。
client告诉服务的（IP和端口）组合称为 client's HODST TRANSPORT ADDRESS。（也称为TRANSPORT ADDRESS)
client发送TURN消息给TURN server的TURN SERVER TRANSPORT ADDRESS。client通过其他途径（比如配置）获得这一地址。
client使用TURN命令进行创建和管理一个名为ALLOCATION的资源在TURN server上。一个allocation是TURN server里的一个数据结构。它包含但不限于RELAYED TRANSPORT ADDRESS。turn server发送从client获得要发送的数据后并通过这个relayed transport address发送给相关的peer。并且allocation可以通过relayed transport address作为唯一标示。
一旦一个allocation被创建，client能发送应用数据给server，并且通过server中继这个数据给相关的peer。client发送的数据还是TURN的消息；当server收到后将从消息中提取DATA部分，并通过原始UDP报文发送给对应的peer。
反向，当server收到peer的UDP数据，会封住为TURN的消息格式发送个对应的client。消息中包含peer的相关信息，因此可以使用一个allocatoin与多个peer同时通讯。当peer处于NAT内，client必须指定peer的server-reflexive transport address，而不是它的host transport address。
举例：在上图示例中，向PeerA发送数据时，在client必须指定192.0.2.150:32102 (Peer A's server-reflexive transport address)，而不是192.168.100.2:49582 (Peer A's host transport address)。在server端，每个allocation都能够关联一个单独client，这样能保证relayed transport address收到数据后只会被传送给对应的client。
client可以同事拥有多个allocation在服务端。
2.1传输方式
TURN，在本文的定义中，server与peer间总是使用UDP通讯。然而，client与server间可以使用UDP，TCP,TLS任何一种协议。
+----------------------------+---------------------+ | TURN client to TURN server | TURN server to peer | +----------------------------+---------------------+ | UDP | UDP | | TCP | UDP | | TLS over TCP | UDP | +----------------------------+---------------------+ 如果TCP或TLS协议被用于client与server之间，那么server需要转为UDP协议与peer进行通讯。TURN当前这个版本只允许peer与server之间使用UDP协议，估计大部分client也向使用UDP与server进行通讯，为何还要设计TCP和TLS的通讯方式呢？
TURN支持client与server使用TCP协议是因为有些防火墙完全阻止UDP协议，另外因为TCP对防火墙而且认为更加安全。举例，TCP使用三步握手机制能够明确表明是用户所期望产生的行为。相对UDP而且，防火墙还需要花一定时间来判断连接是否失效，而TCP连接失效能够立刻反映出来。
TURN支持client与server间使用TLS是因为某些安全方面的需求，然而不推荐默认使用该协议，因为对server而且会带来加解密额外的性能开销。
2.2 Allocations
client使用allocate事务创建一个server端的allocation。client发送一个Allocate请求到server端，server回应allocation创建成功的相应给client，并且携带相应的relayed transport address。client可以在Allocate请求中携带所期望的属性（例如：allocation的存活周期等）。
如果数据有安全的考虑，server必须要求client进行认证授权，通常使用STUN协议定义的long-term认证方式。
一旦relay transport address被创建，client必须保持它存活。那么client需要主动发起Refresh请求给server进行刷新。TURN新定义Refresh方法而不复用Allocate方法进行刷新是为了明确Allocatoin失效是由于某些的原因。
Refresh事务的频率由allocation存活时间决定，allocation默认存活时长是10分钟--设置这么长的时间是为了减轻client段刷新的负担。并且当client意外退出是allocation能及时的失效。然而，client可以在Allocation请求设置一个长时间的存活时间，或者在Refresh请求修改这个一时间。
server总是在Allocate或Refresh回应消息中携带一个真实的存活时间。如果client相应释放这个allocation，可以在Refresh请求中将存活时间设置为0，server端就会删除这个allocation。
server和client都保存一个5元组。client端，5元组包括client's host transport address，server transport address，传输协议。server端，5元组和client类似，唯一不同的是server使用的server-reflexive transport address，而不是client's host transport address。
在Allocate请求时server和client能够保存5元组。在随后的消息中都会使用到5元组。这样client和server都知道哪些allocation。
如果client相应申请一个新的allocation，则必须使用不同的5元组（比如client，t host transport address是不同的）
TURN TURN Peer Peer client server A B |-- Allocate request --------------->| | | | | | | |<--------------- Allocate failure --| | | | (401 Unauthorized) | | | | | | | |-- Allocate request --------------->| | | | | | | |<---------- Allocate success resp --| | | | (192.0.2.15:50000) | | | // // // // | | | | |-- Refresh request ---------------->| | | | | | | |<----------- Refresh success resp --| | | | | | |图2
在图2中，client没有携带鉴权信息发送Allocate请求给server。但server要求所有请求必须使用STUN的long-term授权机制时，server会返回401错误，要求重新鉴权。client第二次携带鉴权信息重新发送Allocation请求，server回复allocation创建成功，并且携带relayed transport address。稍后client发起Refresh请求给server,server回应Refresh请求成功。
2.3 Permissions (许可）
为了避免使用防火墙安全机制，TURN定义了许可的概念。TURN许可仿照了“NAT地址过滤限制[RFC4787]”机制。
一个allocation可以用0个或更多的许可。每个许可包含了IP地址和存活时间。当server的中继地址(relayed transport address)接收UDP报文后必须检查源地址是否包含在许可列表中。如果源地址被匹配成功，则将UDP报文中继给client，否则则丢弃该报文。
一个许可在未刷新的5分钟之后失效，并且无法显示的删除许可。这个行为是匹配NAT规范。
client可以使用CreatePermission或ChannelBind请求进行创建和刷新许可。一个CreatePermission请求里可以携带多个被安装或刷新的许可。
---------- 这点ICE里十分重要。处于安全考虑，许可只能创建和刷新，并且可以被验证。但是Send和ChannelData消息不需要安装和刷新任何许可。
注意，一个许可是携带allocation上下文的，因此一个allocation的许可失效是不会影响其他allocations的。
2.4 传输机制
这里有两种使用TURN服务让client与其peers进行交换数据的方式：第一种是使用Send和Data方法，第二种是使用通道。这两种方法能够利用一个中继地址与多个peers进行通讯。也意味着server收到client的数据后发送给peers，收到peers数据后发送给client。
第一种方式下，client通过Send方法发送应用数据给server，而server使用Data方法发送数据给client。使用这种发送机制时，client发送Send信令给server时需要包含XOR_PEER_ADDRESS属性，并且填写peer的NAT外地址（server-reflexiv）,而不是peer的主机地址。
使用DATA属性包含应用数据。server收到Send信令提取DATA数据并用中继地址作为源地址向peer发送UDP报文。注意这里无需指定中继地址，因为Send信令已经隐含了5元组。反向而言，当server的中继地址收到UDP报文，将其转化为Data信令发送给client，XOR_PEER_ADDRESS属性携带peer的NAT外地址，data包含在DATAT属性中。因为中继地址是allocation的唯一标示，所有通过中继地址能够确定哪个client需要接收该数据。
Send和Data信令不能进行STUN的long-term认证。这对这套发送机制而言并不是大问题。因为Send信令无法进行授权认证，为避免一个攻击者伪造send数据，因此在发送Send信令前需要安装许可。
TURN TURN Peer Peer client server A B | | | | |-- CreatePermission req (Peer A) -->| | | |<-- CreatePermission success resp --| | | | | | | |--- Send ind (Peer A)-------------->| | | | |=== data ===>| | | | | | | |<== data ====| | |<-------------- Data ind (Peer A) --| | | | | | | | | | | |--- Send ind (Peer B)-------------->| | | | | dropped | | | | | | | |<== data ==================| | dropped | | | | | | | Figure 3
图3
图3中，client已经创建好了allocation。首先client发送CreatePermission请求在XOR-PEER-ADDRESS属性中携带PeerA的NAT地址进行许可创建。如果这一步未完成，则无法进行中继。然后client通过Send信令发送数据给server，server中继给PeerA。当server中继地址收到PeerA的UDP报文后，将其转化为Data信令中继给client。最后，client相应中继给PeerB，但是之前没有安装许可因此server将其丢弃，PeerB发送给中继地址的UDP报文也同样被丢弃。
2.5 Channels（通道）
某些应用场景下（例如VoIP),使用Send或Data信令需要36字节的负担，这样大大增加了client到server间的带宽。为解决这个问题，client利用server发送指定peers通讯方式有另一种选择。
这种方式是利用一种名为ChannelData的另一种消息格式。ChannelData消息不同与之前的消息格式，它不是使用STUN格式的消息，而是使用4自己的头部用于标示一个通道ID，每一个通道ID都对应指定的peer，可以使用peer host transport address对应。
为了将peer绑定为一个通道，client需要向server发送ChannelBind请求，并且包含通道ID和对端地址信息。一旦通道绑定成功，client可以使用ChannelData消息向peer传送数据。同样server的中继地址收到peer消息后也会转换为ChannelData消息发送给client。
通道绑定存活时间为10分钟长于许可的存活时间5分钟，通道绑定刷新请求需要重新发送ChannelBind请求。类似于许可，通道绑定也无法显示取消绑定，只能等待通道绑定超时失效。
TURN TURN Peer Peer client server A B | | | | |-- ChannelBind req ---------------->| | | | (Peer A to 0x4001) | | | | | | | |<---------- ChannelBind succ resp --| | | | | | | |-- [0x4001] data ------------------>| | | | |=== data ===>| | | | | | | |<== data ====| | |<------------------ [0x4001] data --| | | | | | | |--- Send ind (Peer A)-------------->| | | | |=== data ===>| | | | | | | |<== data ====| | |<------------------ [0x4001] data --| | | | | | | Figure 4图4
图4展现了通道传输机制。在传输之前client已经创建了allocation。client发送ChannelBing请求给server，指定PeerA的地址和通道ID(0x4001)。在稍后的ChannelData消息中必须携带相同的通道ID(0x4001)。当server收到ChannelData消息将Data封装为UDP报文发送给PeerA。
反向而言，当server中继地址收到PeerA的UDP报文，通过中继地址能关联到一个allocation，server将其封住为ChannelData消息方式给client，并且填写通道ID为(0x4001)。
一旦一个通道绑定成功，client可以自由选择Send信令或ChannelData消息向peer发送数据，在这张图的最后，client选择Send信令向peer传输数据。下一章节将介绍IP的是否允许分配。而且一旦一个通道绑定，client只会收到server发来的ChannelData消息。
注意，通道只能被用于被绑定的peer,上图只能适用于PeerA，而PeerB这无法利用这个通道。
2.6 TURN Server的限制
当前版本的TURN被定义于使用用户空间实现，而非操作系统内核，因此无法使用操作系统的特权级别。之所以如此设计，是希望TURN server能够很好的集成到其他应用之中来实现NAT穿越，这种设计原则对中继服务有以下局限性。
* 无法选择不同的服务类型
* IP报文存活时间(Time to Live:TTL)字段无法被用户设置。
* 显示拥塞通知(Explicit Congestion Notification: ECN)字段无法被用户设置
* ICMP消息无法被中继。
* 没有end-to-end分段，当报文被重传时。
在未来可以考虑解决这些局限性。
2.7 避免IP分片
在某些特殊因素的应用中，尤其是某些需要发送大量数据的情况需要避免数据被IP分片。如果使用TCP协议可以忽略这点，因为在标准的TCP协议中已经考虑IP分片的因素。但是如果使用UDP协议，必须要考虑避免IP分片。
有以下两种避免IP分片的方法：
第一种：避免IP片方法是避免client和peer直接传输大量的应用数据，这种方法比较适用于VoIP这种音频数据，IP报文的长度最后不要超过576字节。这个方案需要首先考虑传输方式是TCP，UDP还是TLS，然后是使用Send/Data信令还是ChannelData消息进行数据传输。另一个因素是很难处理的，例如使用IP隧道技术时很难处理路径MTU逐渐减少的情况。
作一个参考，（client到server）的应用数据和（server到peer）的UDP报文的最大长度最多500字节，为了进一步减少IP分片的情况，优先使用ChannelData消息，因为其更为节省字节。
第二种：client和peer各种使用路径MTU发现机制来决定其应用程序数据的大小上限。
不幸的是，由于TURN server无法对ICMP进行中继，因此经典的路径MTU发现机制（RFC1191）无法解决client到peer的路径MTU发现。因此client和peer无法利用ICMP消息作为路径发现的原理，[RFC4821]定义路径MTU发现的算法。
具体如何使用[ rfc4821 ]算法依次仍在研究。然而，为实现这一目标的步骤，这个版本将支持dont-fragment属性。
2.8 RTP 协议支持
一个使用TURN进行音频或者视频进行实时数据的例子是需要使用RTP协议，为了实现这个目录，TURN包含了支持这协议的一些特性。
老版本RTP[RFC3550]要求RTP流和其RTCP流的端口是RTCP=RTP+1的关系，因此TURN允许client创建allocatoin时保留之后的一位端口，便于在随后的分配时提供。
2.9 Server的选播发现机制
这个版本TURN协议设计了一个基于UDP协议的server发现机制。具体而言，一个TURN server可以拒绝一个Allocate请求，并且建议client尝试一个备选server。为了避免某些类型的攻击，client必须使用相同鉴权信息进行鉴权。
3 术语
本文档包含“必须”，”必须不"，”要求”，“应该”，“不应该”，“需要”，“不需要”，“推荐”，“可能”，“可选”等关键字已经被定义于RFC 2119中，预计读者已经阅读RFC5389相关的定义。
本文的定义有：
TURN: 这个协议是STUN协议的扩展，本协议允许client利用中继服务与相关peer通讯。
TURN client: 本协议规范了TURN client的实现。
TURN server: 本协议规范了TURN server的实现，提供client中继数据给它的peers。
Peer: 一个TURN client相应通讯的主机，peer与server直接的通讯并不使用本协议，直接使用UDP。
Transport Address: IP地址和端口的组合。
Host Transport Address: client和peer的主机地址。译者注：NAT内地址。
Server-Reflexive Transport Address: 一个client/peer在其公网NAT端的映射地址，这个地址有路由器和主机地址进行互换。译者注：NAT外地址。
Relayed Transport Address: TURN server分配的与client和peer进行中继的地址。 译者注：中继地址。
TURN Server Transport Address: TURN消息的交换地址。这个地址被用于client与server进行交互。译者注：server地址。
Peer Transport Address: Peer的地址，如果Peer位于NAT内，则该地址表示PeerNAT的地址。译者注:对端地址。
Allocation: 由client使用Allocate请求生成的中继地址，并伴随着许可和存活时间等状态。
5-tuple: 5元组，client端是（client's NAT内地址，server地址，传输类型），server端（client's NAT外地址,server地址，传输类型）是allocation的唯一标识。
Channel: 通道，一个通道ID绑定了一个对端地址，一旦通道绑定成功，client和peer可以使用通道进行更节省带宽的交互。
Permission: 许可，由一个IP地址和协议（无端口）向关联的通道，是client向peer通讯和peer向client通讯的许可。
Realm: 用于描述服务器上下文的字符串。该Realm将告知client,并被用于用户名和口令的校验。
Nonce: 一个服务器随机选择的信息摘要，为了防止重复攻击，服务器应该定期进行更换。
Indications: 译者注：一个Send/Data的机制，用于传输数据的信令。
4、通用行为
这节包含TURN的通用处理规则是相应所有的TURN消息。TURN是STUN协议的扩展。所有TURN消息，除ChannelData消息外，都是STUN的消息格式。所有集成的处理规则被定义于RFC5389响应STUN消息，这意味着所有消息格式和消息处理规则都被定义于RFC5389。
[RFC5389]定义的鉴权机制称为long-term认证机制。TURN server和client“必须”实现这个机制。服务端"必须"对所有client的请求消息进行这种认证机制进行校验。或者使用一个同样强大的认证机制。
注意，long-term认证机制只针对于请求消息，而不校验indications(信令)，换言之indications在TURN server无需鉴权。如果server要求请求需要校验，
server管理者选择一个realm值并且选择唯一的username和password组合给client使用，除非client使用多个server外，server管理者“可能”选择不重复的username给不同的client使用，或者使用同样的username给所有client。
对于每个allocation,server“应该”生成新的随机nonce在第一个分配时。
在创建allocation后的所有请求都必须使用相同的username并且使用这个allocation,防止攻击则挟持client's allocation。
具体而且，如果server要求使用long-term认证机制，并且非Allocation请求通过鉴权机制，并且5元组标示存在于allocation，但是这个请求的username不同于创建于allocation时的username，则server必须拒绝这个请求，并且返回441（非法权限）的错误。
当server收到client的TURN消息后，server使用5元组来识别相关的allocation。对所有TURN消息而言（包括ChannelData消息），如果5元组没有找到关联的allocation，如果是请求消息（eg, Refresh,ChannelBind)将返回437（Allocation未找到的消息），如果是数据消息（eg Send/Data Ind，或者ChannelData) 则被丢弃。如果client收到437消息后必须认为allocation已经不存在。
[RFC5389]定义一下属性，例如DSOFTWARE和FINGERPRINT属性。client需要在Allocate和Refresh消息中包含SOFTWARE属性，也可以在其他消息包含该属性，server应该在Allocation/Refressh的响应消息中包含SOFTWARE消息（无论成功还是失败），也可以在其他消息中包含该属性。
client和server可能包含FINGERPRINT属性在STUN格式的消息中。
TURN不使用定义于[RFC5389]的向后兼容的机制。
TURN，定义在本文档中只支持IPv4。client地址，服务器地址和所有地址必须为IPv4地址。
默认情况下，TURN使用和STUN相同的端口，UDP和TCP使用5348，TURN的TLS使用5349。也应该有自己的服务名字，如TURN for UDP/TCP,TURN for TLS。
所有的服务记录名字和备选服务的机制都定义在第6节。TUNR也可以使用不同的端口。
为确保互操作性，TURN服务必须实现UDP协议进行client和server交互，也应该实现TCP和TLS的交互方式。
当client使用UDP传输协议和server进行交互时，必须实现重传机制当一定时间内未收到响应时。正是因此，server可能收到2个或者更多的请求携带着相同的5元组和事务号。
TURN要求识别这种情况，并参考[RFC5389]进行处理。一些实现可能要求所有的请求在40秒之内收到响应。
当client使用TCP传输协议和server进行交互时，可以由于某些错误导致包长度字段受损，使得接收方丢失同步信息流，如果发现这种情况应该将连接断开，让其它端能够及时发现。
为了避免有意或无意的拒绝服务攻击，client应该提供有效的用户名和密码。建议server限制username同时可分配的allocaiton数量和带宽。
当server的allocation数量达到上限时，应该拒绝分配新的allcation，返回486(资源不足)的错误码，并且丢弃已经超过带宽限制的数据。
5、Allocations
所有TURN操作都围绕着allocations，并且TURN消息都关联了一个allocation。一个allocatoin伴随以下这些状态：
* 中继地址
* 5元组
* 鉴权信息
* 存活时间
* 许可列表
* 通道绑定列表
中继地址是server所分配的并用于server与peers进行通讯，5元组用于client和server通讯的标示。 client端是（client's NAT内地址，server地址，传输类型），server端（client's NAT外地址,server地址，传输类型)。中继地址和5元组都能唯一标识一个allocatoin。
鉴权信息（包括，用户名，口令，realm,nonce)被使用与校验随后的消息并且提供回应消息的完整信息。用户名、realm,nonce在Allocate请求中被确定。
nonce在存活周期内可以利用438（nonce改变）响应进行改变。注意，处于安全考虑，Nonce是realm,username,password的hash值。
存活时间是一个allocation是有效期，以秒为单位。每个Allocation和Refessh事务设置它的值。默认情况下，它的值为10分钟，但是client可以在Allocation和Refresh请求内携带一个指定值。Allocations只能用Refresh请求刷新存活时间。发送数据给peer并不代表刷新存活时间。
当allocatoin超时失效，它所伴随的状态都将被释放。
许可将在第8节进行讲解，通道将在第11节进行讲解。
6、创建Allocation
allocation是使用Allocate请求进行创建的。
6.1 发送Allocate请求
client发送Allocate请求需要有如下要求。
client首先获取到自己的主机地址。建议利用soket来选择一个未被使用的地址。
client选择一个协议用于与server进行通讯。传输协议必须是UDP、TCP、TSL之一。因为server与peers直接只能适用UDP，如果没有其他特殊原因应该优先使用UDP协议，2.1节中讲解选取TCP，TSL作为传输协议的原因。
client需要获取server地址（可能通过配置）需要做如下事情，通过域名获取server的地址；client在Allocate请求中必须包含REQUESTED-TRANSPORT属性指示选择的传输协议。这个传输协议被用于server与peers之间（注意，这不是client的5元组的协议）。目前这个值只能为UDP,但是未来可以扩展为其他协议。
如果client需要指定一个allocation的存活时间可以设置LIFETIME属性。这仅仅是请求值，server可以根据情况选择是否使用，还是使用默认值。
如果client想要在后续Send indication使用DONT-FRAGMENT属性，可以在请求中携带该属性。这个可以让client测试server是否支持该属性。
如果client响应保留一位中继地址，可以使用EVEN_PORT属性。这样要求server为其分配中继地址时，保留中继地址+1端口，以便在随后分配给client。
client可以使用RESERVATION-TOKEN属性来获得server保留的中继地址，此时不能再使用EVEN_PORT属性。
一旦构造，client发送Allocation请求确定5元组。
6.2 接收到Allocate请求
当server接收到Allocate请求，需要进行如下检查。
1、Server必须对请求使用long-term机制进行鉴权检查，除非client和server使用其他机制进行认证。
2、Server需要检查该5元组是否已经存在allocatoin，如果存在，则拒绝请求并返回437（Allocation不匹配）错误。
3、Server需要检查请求是否协议REQUESTED-TRANSPORT属性，如果属性不存在或者是非法的则返回400 (Bad Request)错误，否则如果不是UDP协议，则返回442 (Unsupported Transport Protocol) error。
4、请求可能携带DONT-FRAGMENT属性，如果server不支持该属性，则忽略。
5、Server检查是否包含RESERVATION-TOKEN属性，如果是但是又包含EVEN-PORT属性，则拒绝并回复400 (Bad Request) error。否则则检查TOKEN是否有效，如果无效则拒绝并返回508 (Insufficient Capacity)error。
6、Server检查请求是否携带EVEN-PORT属性，则需要找到两个端口连续的中继地址，如果无法满足这种条件，则拒绝并回复508 (Insufficient Capacity)error。
7、任何情况下，client如果已经分配到的上限，server可以拒绝并回复486 (Allocation Quota Reached)error。server应该要求检查client的用户名，而不是地址。
8、在任何情况下，server可以回复一个300(Try Alternate)错误码，将client重定向到另一个server。这个错误码定义在[RFC5389]中。
如果一切都检查通过，这server创建allocation,5元组被设置在这个allocation中，此时许可列表和通道绑定列表为空。
server为allocation选择中继地址遵从下面事项：
*如果请求中包含RESERVATION-TOKEN属性，server选择之前保留的中继地址（如果仍然可用）。
注意这个保留是服务端的行为，这次Allocate请求的5元组应该不同于之前的5元组，可以使用不同的client地址或端口，甚至不同的server地址或端口。
*如果请求包含EVEN-PORT属性，并且R bit设置为0，则server选择中继地址是一任意端口。
*如果请求包含EVEN-PORT属性，并且R bit设置为1，则server选择一对端口N，N+1，Port N被用于当前allocation，端口N+1将被保留，用于后续的allocation，server必须保留端口30秒，甚至更长，例如这个allocation失效，server将这个token通过RESERVATION-TOKEN属性填写到回应消息中。
*否则，server选择任意可用的中继地址。
上述所有情况，serve应该选择端口的范围是49152 - 65535，除非TUNR server知道哪些端口可以被使用。如论如何，TURN server都不能使用0-1023之间的端口。
server决定allocation存活时间的初始值如下。如果请求中携带LIFETIME属性，server选择这个值与server允许最大存活时间直接取最小值。如果这个结果大于默认时间（10分钟），则使用这个值，否则使用默认时间。我们推荐server的设置最大存活时间不要超过1小时。因为当client由于某种原因断开连接时，server需要利用这个超时时间进行释放allocatoin。同样，这个规则也使用与Refresh请求，这个值将在第一次刷新是被重新计算。
一旦allocaton创建成功，server需要回复一个成功回应消息，应该包含：
*XOR-RELAYED-ADDRESS 关联的中继地址。
* LIFETIME server决定的存活时间
* RESERVATION-TOKEN （如果需要保留中继地址时才用）
* XOR-MAPPED-ADDRESS （ client的NAT外地址）
这个回应是（无论成功还是失败）都将发生给client通过5元组。
注意： 当Allocate请求使用UDP传输时，因为重传原因server端可能收到相同的Allocate请求消息，server应该避免创建多个allocation。
可能需要使用一种叫”无状态协议栈的方法“来实现如下。
需要识别重传消息，通过事务号和五元组。一旦识别为重传消息，server无需解析直接回复成功。当构造回应消息时，这个存活时间和原始可能不同，如果原始请求没有创建成功下，这个消息没有什么特殊的，但是注意的是client可能收到第一个请求创建失败，而由于重传收到第二个请求创建成功，此时client可能无法使用这个回应，那么已经被创建的allocatoin只能等待超时，因为client不会进行刷新。
6.3 接收成功的回应
当client接收到成功回应时，必须校验MAP Address和Delayed Address是否是同一个协议簇。当前这个版本定义这个两个地址只能是IPV4，如果这两个地址不是这个协议簇，这需要删除这个allocation，并且不要创建另一个allocations直到server解决这个问题。
否则，client记录这些数据，特别是存活时间，不是请求中的，而是回应中的。client要记录5元组，并且保持username,password被用于鉴权。
client也可能利用MAP-Address与它peers进行通讯，它是ICE的一个过程。
6.4 接收失败的回应
当client收到错误Allocate错误回应时，它的处理依赖实际的错误码。
* （请求超时)：可能是server端错误，或者选择错误的server端地址，client考虑使用不同的传输协议（TCP)进行重试。
* 300 (重定向)：server想要client使用另一个server进行通讯，在 ALTERNATE-SERVER属性中指定该服务的地址。client认为这次处理失败，应该尝试连接这个服务。当client连接备选服务器是的过程被定义于 [RFC5389]。
* 400 (错误请求消息)：server认为client的请求是不合法的。client认为创建失败，并且通知给用户，不要再次进行请求除非确保server问题已经解决。
* 401 (未授权)：如果client已经使用long-term鉴权机制，否则认为创建失败，并且通知用户。
* 403 (拒绝)：这个请求是合法的，但是server无法处理，比如管理限制。client认为创建失败。
* 420 (未知的属性)：当client发送DONT-FRAGMENT属性给server,但server不支持该属性，回复绝交，并指明该属性为未知属性，client收到错误消息后可以认为server不支持该属性，并且去掉该属性重新发送Allocate请求。
* 437 (Allocatoin失效)：client认为创建失败，client使用另一个地址重新请求，当重试3次之后还不成功，2分钟只能不能再次请求。
* 438 (过期的Nonce)：参见[RFC5389]的long-term认证机制。
* 441 (错误的认证)：client认为创建失败，并且通知用户。
* 442 (不支持的传输地址)：client可能填写非UDP传输类型导致server返回不支持。
* 486 (Allocation达到上限)：client认为server已经无法分配资源，认为创建失败，并且提示用户。
* 508 (能力不足)：client可能携带EVEN-PORT或者 RESERVATION-TOKEN属性用于创建allocation，server无法满足client的条件会返回该错误码，client可以去除这个两个属性重新进行Allocate，否则应该等待1分钟以上再次创建allocation。
其他未知错误的处理行为参考[RFC5389]。
7、刷新Allocation
Refresh事务可用于刷新存活时间和删除Allocation两种用途。
client如果想继续使用Allocation需要在失效前进行刷新，建议在失效期前1分钟进行刷新，如果client不想使用这个allocatoin需要删除allocation。client可能由于某些原因在任何时间进行刷新。
7.1 发送Refresh请求
如果client需要立即删除allocation需要包含属性LIFETIME值设为0。
刷新事务用于更新allocation的存活时间，如果client需要指定存活时间可以携带LIFETIME属性，当这个属性值为0时，server立即删除这个allocation。
7.2 接收Refresh请求
当server收到刷新请求，处理规则如下：
server决定存活时间，如果第6节的一段所介绍一样。
如果请求包含LIFETIME属性并且为0，则为0，如果不为0，server选择这个值与server允许最大存活时间直接取最小值。
如果这个结果大于默认时间（10分钟），则使用这个值，否则使用默认时间。
下面server决定存活时间有如下处理：
*如果存活时间为0，那么server立即删除allocation。
*如果存活时间非0，那么响应成功后更新allocation的存活时间。
如果请求成功，server发送回应消息包括如下属性：
*LIFETIME 包含server所决定的存活时间。
注意：关于使用UDP是会收到重传的处理。
7.3 接收Refresh请求回应
如果client收到存活时间为非0的刷新成功响应后，那么应该使用相应中存活时间值来更新allocatoin响应的存活时间数据结构。
当client删除一个allocation收到一个437 (Allocation Mismatch) 错误时，有可能是重传消息导致，也认为这个allocation已经不纯在了，事务执行成功。
8、Permissions(许可）
其实读到这里，基本上已经理解TURN协议了，有时间再补上。
9、创建Permission
10、发送数据方式
11、Channels
12、IP头字段
13、STUN新方法
这节列举了本文档新定义的方法。
0x003: Allocate
0x004: Refresh
0x006: Send
0x007: Data
0x008: CreatePermission
0x009: ChannelBind
14、Stun新属性
这个Stun扩展协议定义如下新属性：
0x000C: CHANNEL-NUMBER
0x000D: LIFETIME
0x0010: Reserved (保留，可用于带宽)
0x0012: XOR-PEER-ADDRESS
0x0013: Data
0x0016: XOR-RELAYED_ADDRESS
0x0018: EVEN-PORT
0x0019: REQUESTED-TRANSPORT
0x001A: DONT-FRAGMENT
0x0021: Reserved (was TIMER-VAL)
0x0022: RESERVATION-TOKEN
15、新错误码
403 (Forbidden):
437 (Allocation Mismatch):
441 (Wrong Credentials):
442 (Unsupported Transport Protocol):
486 (Allocation Quota Reached)：
508 (Insufficient Capacity):
参见6.4的描述
16、示例
下图的示例都基于图1的网络环境进行展示的，请回顾图1的网络环境。
TURN TURN Peer Peer client server A B | | | | |--- Allocate request -------------->| | | | Transaction-Id=0xA56250D3F17ABE679422DE85 | | | SOFTWARE="Example client, version 1.03" | | | LIFETIME=3600 (1 hour) | | | | REQUESTED-TRANSPORT=17 (UDP) | | | | DONT-FRAGMENT | | | | | | | |<-- Allocate error response --------| | | | Transaction-Id=0xA56250D3F17ABE679422DE85 | | | SOFTWARE="Example server, version 1.17" | | | ERROR-CODE=401 (Unauthorized) | | | | REALM="example.com" | | | | NONCE="adl7W7PeDU4hKE72jdaQvbAMcr6h39sm" | | | | | | |--- Allocate request -------------->| | | | Transaction-Id=0xC271E932AD7446A32C234492 | | | SOFTWARE="Example client 1.03" | | | | LIFETIME=3600 (1 hour) | | | | REQUESTED-TRANSPORT=17 (UDP) | | | | DONT-FRAGMENT | | | | USERNAME="George" | | | | REALM="example.com" | | | | NONCE="adl7W7PeDU4hKE72jdaQvbAMcr6h39sm" | | | MESSAGE-INTEGRITY=... | | | | | | | |<-- Allocate success response ------| | | | Transaction-Id=0xC271E932AD7446A32C234492 | | | SOFTWARE="Example server, version 1.17" | | | LIFETIME=1200 (20 minutes) | | | | XOR-RELAYED-ADDRESS=192.0.2.15:50000 | | | XOR-MAPPED-ADDRESS=192.0.2.1:7000 | | | MESSAGE-INTEGRITY=... | | | 客户端选择一个本机地址用于这个TURN会话；例如使用（10.1.1.2:49721）在图1网络环境所描述的。客户发送一个Allocate请求到服务端的监听地址。并使用一个随机分配的96位事务号，并且包含到消息头格式中。客户使用SOFTWARE属性表示客户的软件信息，这里使用”Example client,version 1.03”作为示例。客户包含的LIFETIME属性值为1小时，大于服务端存活时间的默认最大值10分钟。在Allocate请求中必须包含REQUESTED-TRANSPORT属性，并且仅允许值为17，表示server到peer之间使用UDP进行通信。客户也可以包含DONT-FRAGMENT属性，因为可能想要在随后的Send indications中被使用。
服务端要求请求是被鉴权过的。然而，当服务端接受到初始Allocate请求时，会拒绝请求因为没有携带鉴权信息。根据STUN[RFC5389]定义的长期鉴权机制，服务端返回401错误的响应，并且携带REALM属性表示server的realm（在这个例子中是“example.com”）,并且包含NONCE属性，也包含SOFTWARE属性表示服务端的软件信息。
客户端收到401错误需要重新发起Allocate请求，这次需要包含鉴权的属性。客户端选择一个新的事务号。客户端包含USERNAME属性并且包含401返回消息中所得到的REALM和NONCE属性，最终客户需要包含MESSAGE-INTEGRITY作为消息最后一个属性。它的值是通过加密算法(HMAC-SHA1)基于上面的几个属性和password计算得出。攻击者在没有password的条件下是无法计算出它的值的。
服务端收到携带鉴权消息的Allocate请求后，如果一切正常，就会创建allocation。服务端返回成功回应。服务端返回LIFETIME属性告诉allocation的存活时间。这里返回的是20分钟比请求时的1个小时要小。服务端返回的XOR-RELAYED-ADDRESS属性携带中继地址。XOR-MAPPED-ADDRESS属性包含了客户的NAT外地址，这个值在TURN协议没有使用，但是返回给客户。MESSAGE-INTEGRITY属性用于保证返回消息的完整性，注意返回消息中没有USERNAME,REALM,NONCE属性。还是可以包含SOFTWARE属性。
TURN TURN Peer Peer client server A B |--- CreatePermission request ------>| | | | Transaction-Id=0xE5913A8F460956CA277D3319 | | | XOR-PEER-ADDRESS=192.0.2.150:0 | | | | USERNAME="George" | | | | REALM="example.com" | | | | NONCE="adl7W7PeDU4hKE72jdaQvbAMcr6h39sm" | | | MESSAGE-INTEGRITY=... | | | | | | | |<-- CreatePermission success resp.--| | | | Transaction-Id=0xE5913A8F460956CA277D3319 | | | MESSAGE-INTEGRITY=... | | | 客户使用CreatePermission请求创建PeerA的许可。XOR-PEER-ADDRESS属性包含了PeerA的地址。注意端口是被忽略的。这里端口被设置为0.注意PeerA的地址应该是外网地址，而不是主机地址。客户使用和allocate请求中相同的username,realm,nonce属性。可以选择不包含SOFTWARE属性。
服务端接受到创建许可请求后进行创建，并且返回成功的消息。类似客户端，服务端在回应请求中也可以不包含SOFTWARE属性。
TURN TURN Peer Peer client server A B |--- Send indication --------------->| | | | Transaction-Id=0x1278E9ACA2711637EF7D3328 | | | XOR-PEER-ADDRESS=192.0.2.150:32102 | | | DONT-FRAGMENT | | | | DATA=... | | | | |-- UDP dgm ->| | | | data=... | | | | | | | |<- UDP dgm --| | | | data=... | | |<-- Data indication ----------------| | | | Transaction-Id=0x8231AE8F9242DA9FF287FEFF | | | XOR-PEER-ADDRESS=192.0.2.150:32102 | | | DATA=... | | |客户使用Send indication向PeerA发送应用层数据，XOR-PEER-ADDRESS属性包含了PeerA的NAT外地址，Data属性包含应用数据。如果client在之前的Allocate请求中包含了DONT-FRAGMENT属性，server向peerA发送报文时应该设置DF标记。Send indicate不需要使用Stun定义的长期认证机制，因此是不包含MESSAGE-INTEGRITY属性。应用程序只能在应用层确保数据没有被篡改或伪造。
服务端收到客户的Send indication后，使用中继地址作为源地址向PeerA发送UDP数据报，并且确定DF标记。注意，如果没有PeerA地址的许可，那么服务端收到客户的Send indication后会丢弃报文。
PeerA发送UDP报文给服务端，服务端中继地址收到报文后，会构造Data indication，将UDP报文的源地址放到XOR-PEER-ADDRESS属性中，UDP报文数据放到DATA属性中发送给客户。
TURN TURN Peer Peer client server A B |--- ChannelBind request ----------->| | | | Transaction-Id=0x6490D3BC175AFF3D84513212 | | | CHANNEL-NUMBER=0x4000 | | | | XOR-PEER-ADDRESS=192.0.2.210:49191 | | | USERNAME="George" | | | | REALM="example.com" | | | | NONCE="adl7W7PeDU4hKE72jdaQvbAMcr6h39sm" | | | MESSAGE-INTEGRITY=... | | | | | | | |<-- ChannelBind success response ---| | | | Transaction-Id=0x6490D3BC175AFF3D84513212 | | | MESSAGE-INTEGRITY=... | | |客户发生bind请求绑定PeerB，使用一个可用的Channel号放在CHANNEL-NUMBER属性里，PeerB的地址放在XOR-PEER-ADDRESS属性里。在这里需要携带username,realm,nonce等鉴权信息。
服务端收到请求，将Channel号与PeerB绑定好，回复成功响应。
TURN TURN Peer Peer client server A B |--- ChannelData ------------------->| | | | Channel-number=0x4000 |--- UDP datagram --------->| | Data=... | Data=... | | | | | | |<-- UDP datagram ----------| | | Data=... | | |<-- ChannelData --------------------| | | | Channel-number=0x4000 | | | | Data=... | | |现在客户发送ChannelData消息给服务端目的发网Peer B。ChannelData不是STUN消息格式，没有事务号，只有三个字段，分别是通道号，消息长度，消息。通道号就是上面所指定的值（这里0x4000)。服务端收到消息后检查下通道号，并使用UDP报文发给Peer B。
随后，Peer B发送UDP报文到服务端中继地址，服务端创建ChannelData消息发给客户，服务端上知道通道号，因为根据Peer B的地址可以查找之前绑定时的通道号，如果之前没有绑定，那么服务根据是否创建许可，如果有使用Data indication 发往客户端。
TURN TURN Peer Peer client server A B |--- Refresh request --------------->| | | | Transaction-Id=0x0864B3C27ADE9354B4312414 | | | SOFTWARE="Example client 1.03" | | | | USERNAME="George" | | | | REALM="example.com" | | | | NONCE="adl7W7PeDU4hKE72jdaQvbAMcr6h39sm" | | | MESSAGE-INTEGRITY=... | | | | | | | |<-- Refresh error response ---------| | | | Transaction-Id=0x0864B3C27ADE9354B4312414 | | | SOFTWARE="Example server, version 1.17" | | | ERROR-CODE=438 (Stale Nonce) | | | | REALM="example.com" | | | | NONCE="npSw1Xw239bBwGYhjNWgz2yH47sxB2j" | | | | | | |--- Refresh request --------------->| | | | Transaction-Id=0x427BD3E625A85FC731DC4191 | | | SOFTWARE="Example client 1.03" | | | | USERNAME="George" | | | | REALM="example.com" | | | | NONCE="npSw1Xw239bBwGYhjNWgz2yH47sxB2j" | | | MESSAGE-INTEGRITY=... | | | | | | | |<-- Refresh success response -------| | | | Transaction-Id=0x427BD3E625A85FC731DC4191 | | | SOFTWARE="Example server, version 1.17" | | | LIFETIME=600 (10 minutes) | | |这20分钟之内，客户端发起刷新请求给服务端，有时候服务端认为Nonce信息已经过期，会回应一个438端错误吗给客户端，并且携带新的nonce属性，注意nonce属性有变化，客户端需要再次使用新的nonce发起刷新，服务端收到新的刷新后回复成功响应。当然438错误不是必须的，根据服务端的策略而定。
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