FastDDS路由可达的跨网段通信支持说明

文章目录

[FastDDS 路由可达的跨网段通信支持说明](#FastDDS 路由可达的跨网段通信支持说明)
- [1. 为什么跨网段通信需要额外配置？](#1. 为什么跨网段通信需要额外配置？)
- [2. 核心解决方案](#2. 核心解决方案)
- - [方案 A：Discovery Server（推荐）](#方案 A：Discovery Server（推荐）)
  - [方案 B：Initial Peers（单播列表）](#方案 B：Initial Peers（单播列表）)
  - [方案 C：TCP 传输层](#方案 C：TCP 传输层)
- [3. 方案详解与配置](#3. 方案详解与配置)
- - [3.1 使用 Discovery Server 模式](#3.1 使用 Discovery Server 模式)
  - - 第一步：启动服务器
    - 第二步：配置客户端 (XML)
  - [3.2 使用 Initial Peers（单播配置）](#3.2 使用 Initial Peers（单播配置）)
  - [3.3 穿越 NAT 的特殊处理 (External Locators)](#3.3 穿越 NAT 的特殊处理 (External Locators))
- [4. 实施前提与检查清单](#4. 实施前提与检查清单)
- [5. 总结](#5. 总结)

FastDDS 路由可达的跨网段通信支持说明

在分布式系统中，由于网络架构的复杂性，通信节点往往分布在不同的子网或网段中。默认情况下，FastDDS 使用 简单发现协议 (Simple Discovery Protocol, SDP) ，该协议依赖 组播 (Multicast) 来发现对端。然而，在跨网段环境下，路由器通常会屏蔽组播流量，导致处于不同网段的节点无法相互"看见"。

本文将深入探讨 FastDDS 实现跨网段通信的几种核心方案、前提条件及具体配置方法。

1. 为什么跨网段通信需要额外配置？

在同一局域网（LAN）内，FastDDS 通过以下流程建立连接：

组播发现 ：参与者向特定组播地址（如 239.255.0.1）发送公告。
端到端确认：收到公告的参与者交换单播地址，建立点对点通信。

挑战：跨网段（跨路由器/防火墙）时，组播包被拦截。为了解决这个问题，我们需要将"自动发现"改为"定向发现"或"中转发现"。

2. 核心解决方案

方案 A：Discovery Server（推荐）

这是最健壮的方案。引入一个中心化的"发现服务器"，所有节点（Client）主动向服务器注册自己的位置。

优点：极大地减少网络带宽占用，支持复杂的 NAT 和跨网段环境。
适用场景：节点数量多、网络环境复杂的生产环境。

方案 B：Initial Peers（单播列表）

手动指定远程节点的 IP 地址。不再依赖组播寻找邻居，而是直接向已知的 IP 地址发送单播探测。

优点：配置简单，无需额外运行服务器程序。
适用场景：IP 地址固定、节点数量较少的场景。

方案 C：TCP 传输层

FastDDS 默认使用 UDP。在某些防火墙规则极其严格或需要通过 WAN 通信的场景下，可以切换为 TCP。

3. 方案详解与配置

3.1 使用 Discovery Server 模式

这种模式需要运行一个 fastdds discovery 实例作为 Hub。

第一步：启动服务器

你可以通过命令行快速启动：

bash 复制代码

# 设置服务器 ID 为 0，监听 11811 端口
fastdds discovery -i 0 -p 11811

第二步：配置客户端 (XML)

客户端需要知道服务器的 IP 和端口。

xml 复制代码

<profiles>
    <participant profile_name="client_profile">
        <rtps>
            <builtin>
                <discovery_config>
                    <discoveryProtocol>CLIENT</discoveryProtocol>
                    <discoveryServerList>
                        <RemoteServer locator_registration_indicator="true">
                            <metatrafficUnicastLocatorList>
                                <locator>
                                    <udpv4>
                                        <address>192.168.10.100</address> <port>11811</port>
                                    </udpv4>
                                </locator>
                            </metatrafficUnicastLocatorList>
                        </RemoteServer>
                    </discoveryServerList>
                </discovery_config>
            </builtin>
        </rtps>
    </participant>
</profiles>

3.2 使用 Initial Peers（单播配置）

如果你不想运行服务器，只需在 XML 中列出对端 IP 即可。

xml 复制代码

<profiles>
    <participant profile_name="unicast_profile">
        <rtps>
            <builtin>
                <initialPeersList>
                    <locator>
                        <udpv4>
                            <address>192.168.20.50</address> </udpv4>
                    </locator>
                </initialPeersList>
            </builtin>
        </rtps>
    </participant>
</profiles>

3.3 穿越 NAT 的特殊处理 (External Locators)

如果节点位于路由器后方（进行了 NAT 转换），节点上报的"私网 IP"是无法被外网访问的。此时需要配置 external_locators。

条件：路由器需做端口映射（Port Forwarding）。
配置：告诉 FastDDS 你的"公网/外网 IP"是什么。

xml 复制代码

<bin_property>
    <name>fastdds.external_address</name>
    <value>203.0.113.10</value> </bin_property>

4. 实施前提与检查清单

在配置跨网段通信前，请务必确认以下物理条件：

路由可达性 ：使用 ping 确认两个网段的单播 IP 是否互通。
防火墙准入：

UDP 端口：确保开放了 Discovery Server 端口（默认 11811）或计算得出的 RTPS 端口。
计算公式：默认情况下，端口与 Domain ID 有关。建议跨网段时手动指定固定端口以简化防火墙配置。

TTL (Time To Live)：如果仍想尝试组播跨网段（虽然不推荐），需要增大组播 TTL 值（默认通常为 1，即限制在局域网）。

5. 总结

局域网内：用默认的简单发现（Simple Discovery）。
跨网段、静态 IP ：使用 Initial Peers。
复杂拓扑、动态节点 ：首选 Discovery Server。
跨公网/严格防火墙 ：使用 TCP Transport 并配置 External Locators。

通过合理配置发现机制和定位器（Locators），FastDDS 可以突破物理子网的限制，构建高性能的全球分布式通信网络。