一. 前言
????????TURN 全称是 Traversal Using Relays around NAT，它是 STUN 协议的扩展，主要是添加了 relay 的功能。如果两台主机处在不同的 NAT 之后，它们之间想要互相通信，要么通过 P2P 穿越，要么通过一台带公网 IP 的机器来中转，TURN 服务器提供了中继（relay）的功能，帮助主机间进行通信。
二. TURN 工作原理
????????上图展示了 TURN Client 通过 TURN Server 与 Peer A，Peer B 通信的示意图。
????????TURN Server 监听的地址是 192.0.2.15:3478，TURN Client 的内网地址是 10.1.1.2:49721，NAT 映射后的地址是 192.0.2.1:7000，Peer A 的内网地址是 192.168.100.2:49582，NAT 映射后的地址是 192.0.2.150:32102，Peer B 的内网地址是 192.0.2.210:49191。
? ? ? ? TURN 协议的工作分为两大阶段：分配，转发。
分配
? ? ? ? TURN Client 想要使用中继功能，首先需要向?TURN Server 请求分配一个中继地址，?获取到中继地址后，TURN Client 可以把该地址分发给希望进行通信的 Peer，知道中继地址的 Peer 就可能通过该地址与 TURN Client 通信（通信前需要 TURN Client 创建转发授权的请求）。
? ? ? ? TURN Server 要求每个请求都需要携带凭证进行认证，如果发送的请求没有携带凭证则服务器会返回 ERROR-CODE 401 未认证的错误，客户端收到 401 错误码后需要重新发起 Allocate request，并携带凭证信息（username, password）。
? ? ? ? Allocate request 成功后服务器会响应 Allocate success?resp 消息，该消息携带 XOR-RELAYED-ADDRESS（分配的中继地址），XOR-MAPPED-ADDRESS（TURN Client NAT 映射后的地址）和 LIFETIME（有效期，单位是秒）。
保活
? ? ? ? Allocate 成功响应后响应报文会携带 LIFETIME 属性，该字段表示生命期，也就是如果 TURN Client 不发送保活消息，该 Allocation 将在 LIFETIME 时间到达后失效（单位是秒）。
? ? ? ? TURN 协议中的保活消息为 Refresh，它不仅可以用于保活 Allocation，也可以显式删除该 Allocation。Refresh 消息中有一个 LIFETIME 的属性，如果希望 Allocation 继续有效，则?Refresh 请求报文中的 LIFETIME 的值应该设置为大于 0，如果不需要再使用该?Allocation，则 LIFETIME 填充为 0，一般建议如果希望继续使用 Allocation 则在失效前 1min 左右发送 Refresh 消息即可。
转发
创建转发授权请求
????????分配中继地址后，并非任何主机往该中继地址发送数据就会被转发给 TURN Client，而且也并非?TURN Client 直接就可以通过中继地址给其他 Peer 发送数据，在此之前需要由 TURN Client 创建转发授权的请求（CreatePermission Req）。
? ? ? ? CreatePermission Req 携带了 XOR-PEER-ADDRESS 属性，它请求服务器如果?TURN Client 通过 Send 方法发送数据给 TURN Server（Send 方法中的?XOR-PEER-ADDRESS 为 CreatePermission Req 创建的地址），TURN Server 就应该将数据转发给 XOR-PEER-ADDRESS，并且如果该 Peer 地址给中继地址发送数据，TURN Server 也会将数据转发给 TURN Client，如上图的 Peer A 流程。
? ? ? ? 如果 TURN Client 想通过 Send 往 Peer B 发送数据，而 Peer B 的地址没有通过 CreatePermission Req 请求服务器，那么 TURN Server 收到数据后会直接丢弃，反之 Peer B 也无法直接通过中继地址往 TURN Client 发送数据。
TURN 中转数据的机制
1. Send/Data
? ? ? ? TURN Client 想要发送数据给?Peer，则需要给 TURN Server 发送 Send Indication 消息，该消息包含两个属性（XOR-PEER-ADDRESS，DATA），XOR-PEER-ADDRESS 是 Peer?NAT 映射后的地址，DATA 是需要转发的数据，TURN Server 收到 Send Indication 消息后就往 Peer NAT 映射后的地址发送原始数据。
? ? ? ? 如果 Peer 想给 TURN Client 端发送消息，只需要直接往 TURN Client 的中继地址发送数据，TURN Server 接收到数据后将其封装成 STUN Message（Message Type 为 Data Indication，数据存放于?DATA 属性，并添加 Peer 的地址到?XOR-PEER-ADDRESS 属性，这样 TURN Client 才知道是哪个 Peer 发送来的数据）。
2. ChannelData
? ? ? ? 通过 Send/Data 来发送接收数据，每次都需要封装成 STUN Message（Message Type, Length, Cookie, Transaction ID, Attributes...），TURN 还提供了 ChannelData message 的方式来中转数据，这种方式相比于 Send/Data 有更高的有效数据载荷率。
? ? ? ? 如下所示，要使用 ChannelData message 之前首先需要进行 ChannelBind Req，ChannelBind Req 有两个重要的属性值（CHANNEL-NUMBER，XOR-PEER-ADDRESS），也就是将 Channel Number 与 Peer 的地址绑定起来，如果绑定成功则服务器返回 ChannelBind succ resp，注意：Channel Number 值范围为 0x4000~0x7FFE。
? ? ? ? 使用 ChannelData 的消息格式发送数据，如果 TURN Client 要给?Peer 发送数据，则按如下的消息格式封装数据，填入 Peer 地址绑定的 Channel Number，并将数据存放在 Application Data，如果是?Peer 要给?TURN Client 发送数据，TURN Server 则获取 Peer 地址对应的 Channel Number，然后按如下的 ChannelData message 封装数据发送即可。
? ? ? ? Length 表示 Application Data 的长度。
