NAT技术缓解了IP地址资源短缺问题,同时加强了内网的安全性。但是NAT技术的使用,也使得P2P通信变得非常困难。因为NAT技术使得内部网络主机与外部网络主机处于不平等的地位,无法建立对等连接,严重影响了P2P通信的应用。因此,P2P应用必须解决NAT穿越问题,令任何主机之间均可以建立对等连接并相互通信。本文针对现有的基于STUN协议的NAT穿越技术存在的不足,提出相应的改进方案,并予以实现;针对端点相关映射NAT的穿越,提出了新的端口预测方法;针对单网卡服务器无法提供完整STUN服务的问题,提出了单网卡服务器组合方案,并在此基础上提出了配对服务器的选择策略以及一种自适应负载指标权值的负载均衡技术;最后将改进后的方案应用到实际的智能家居项目中,并进行了测试分析。本文完成的工作如下:1)分析NAT行为的检测流程的原理,指出其存在的误判问题以及耗时过长问题并分别提出了改进方案。此外,通过修改客户端与STUN服务器之间的通信流程,大幅度缩减了地址和端口过滤型NAT的行为检测时间。2)分析不同NAT类型之间的可穿越性以及穿越流程,分析端口不可达问题对于NAT穿越造成的影响,提出改进方案,并且针对端点相关映射型NAT提出一种新的端口预测方案,结合上述改进方案设计了NAT穿越的整体流程。3)提出了单网卡服务器组合方案来对外提供完整的STUN服务,并设计了配对服务器的选择策略。另外,为实现STUN服务器以及转发服务器的负载均衡,在分析现有动态负载均衡算法存在的不足的基础上,提出了一种自适应负载指标权值的负载均衡策略。4)将上述改进后的方案应用到实际的智能家居项目中,并进行了测试分析,验证了改进方案的实际可用性及NAT穿越效果。本文改进的基于STUN协议的NAT穿越技术,经实际应用表明,可以有效减少NAT行为检测的时间,提高NAT的穿越率,具有较好的NAT穿越效果,有一定的应用价值。