NAT设备的出现有效的缓解了IPv4地址不足的问题，但同时限制了很多端对端通信应用的使用。目前由于NAT设备的复杂性以及最新STUN协议的出现，造成了很多早期穿越方案不再适用，而且只要NAT的类型没有标准化，就很难有通用的NAT穿越技术。因此，如何更有效地穿越现有的NAT设备是一个具有重要实用意义的课题。论文首先阐述NAT穿越的研究现状，并概述了TCP的NAT穿越相关关键技术。在此基础上，基于最新的STUN协议，采用TCP打洞技术，提出了新的NAT类型分类下适应不同场景的TCP的NAT穿越技术及解决方案。针对端点相关映射可预测的NAT，论文提出了基于端口预测的TCP穿越技术，可避免使用效率较低的TURN技术；针对不可预测的NAT类型，论文提出了一种端口猜想方法解决其TCP的穿越。论文还针对通信双方位于同一NAT后的场景，提出了自动检测感知的私网地址直接通信方法，避免了通常NAT采用的环回穿接（hairpin）的方法，提高了网络连接效率，同时支持无环回穿接功能的NAT设备的应用。论文进一步研究SIP协议的NAT穿越问题，从SIP信令流和媒体流两个层面分别进行研究，提出了可适应新的NAT类型分类不同场景的SIP NAT穿越的完整解决方案。针对媒体流的穿越，论文提出了一种端口预测技术，解决了STUN不能解决的端点相关映射类NAT的问题，通过STUN以及端口预测技术解决所有可预测类型的NAT的媒体流穿越；针对SIP信令的穿越，论文提出了基于扩展SIP协议的方式，通过复用注册时的flow的方法完成信令的穿越。最后，论文还设计实现了TCP的NAT穿越技术仿真系统，给出了仿真结果及其分析。