我是兰瓶Coding，一枚刚踏入鸿蒙领域的转型小白，原是移动开发中级，如下是我学习笔记《零基础学鸿蒙》，若对你所有帮助，还请不吝啬的给个大大的赞~

前言

老实说，“同一账号多设备互联”做到局域网（同网段）很轻松，一出小区网关就“失联”，多数团队下意识地全量走云中转，既贵又卡。问题不在天时地利，问题在“没有把控制面与数据面拆开”“没把候选链路排兵布阵”“RPC 层没做成可插拔”。
  这篇就沿着你给的大纲，分布式网络 → NAT 穿透 → RPC 机制，基于鸿蒙场景给出能直接落地的模块骨架：上层用 IPCProxy 做到“像调本地接口一样调远端”，下层用一个抽象的 DistributedNetwork 把 SoftBus/本地直连/跨网洞穿/云中继 排成阶梯式优先级。写完你会发现：跨网段不必等于“全部走云”，最贵的路只做兜底。💪

总图先立起来：三层两面，心里有数

• 应用层：你的业务服务（KV、文件、白板、媒体控制…）

• RPC 层：IPCProxy（调用方） ↔ IPCStub（被调方），可在任意“传输”上跑

• 传输层（数据面）：DistributedNetwork 聚合多种“通道”

  • L0：DSoftBus / Nearby（同网段/近距优先）
  • L1：直连 UDP（NAT 打洞成功）
  • L2：直连 TCP/QUIC（对称 NAT 或防火墙受限时的 TCP 同时打开/QUIC）
  • L3：云中继 WebSocket/TURN（永远兜底）

• 控制面：设备发现、会话信令、候选收集与协商（像简化版的 ICE）

• 安全面：设备身份、密钥交换、流量加密（Noise/TLS）

策略一句话：“近优、廉优、稳优，贵的最后上”。先 SoftBus 探测，再 UDP 打洞，不行才走云。

一、分布式网络（DistributedNetwork）：把链路做成“可编排”的梯子

1.1 模块职责

• 统一的 Transport 抽象：connect/send/close/onMessage
• 策略调度：按照优先级并行探测，择优建流 + 故障切换
• 端到端加密：握手后派生会话密钥
• 多路复用：一条底层连接跑多个逻辑通道（RPC/信令/文件）

1.2 传输抽象与实现（ArkTS/示意）

// network/Transport.ts
export interface Transport {
  readonly name: string
  connect(target: Endpoint, opts?: ConnectOptions): Promise<void>
  send(data: Uint8Array): Promise<void>
  close(code?: number): Promise<void>
  onMessage?: (data: Uint8Array) => void
  onClose?: (reason?: string) => void
}

export interface Endpoint {
  deviceId: string
  // 候选地址：SoftBus-id、(ip,port,proto)、relayUrl...
  candidates: Candidate[]
}

export type Candidate =
  | { type: 'softbus', busName: string }
  | { type: 'udp', ip: string, port: number }
  | { type: 'tcp', ip: string, port: number }
  | { type: 'quic', ip: string, port: number }
  | { type: 'relay', url: string, token: string }

export interface ConnectOptions { timeoutMs?: number }

// network/transports/SoftBusTransport.ts（示意：包装鸿蒙分布式/近距能力）
export class SoftBusTransport implements Transport { /* connect by busName … */ name='softbus' /* … */ }

// network/transports/UdpTransport.ts（示意：打洞成功后走 UDP）
export class UdpTransport implements Transport { /* dgram-like，握手后加密帧 … */ name='udp' /* … */ }

// network/transports/RelayWsTransport.ts（兜底：云中继）
export class RelayWsTransport implements Transport { /* WebSocket over TLS … */ name='relay-ws' /* … */ }

1.3 策略调度器

// network/DistributedNetwork.ts
export class DistributedNetwork {
  private tr?: Transport

  async smartConnect(ep: Endpoint, deadlineMs=6000) {
    // 并行发起：SoftBus(0ms), UDP-Hole(0ms), TCP/QUIC(300ms), Relay(800ms)
    const attempts = [
      () => this.trySoftBus(ep),
      () => this.tryUdpHole(ep),
      () => this.tryTcpOrQuic(ep),
      () => this.tryRelay(ep),
    ]
    const winner = await raceWithStagger(attempts, deadlineMs)
    this.tr = winner
    return winner
  }

  send(data: Uint8Array) { return this.tr?.send(data) }
  close() { return this.tr?.close() }

  // ……各 tryXxx 内部会用相应 Transport.connect 并完成握手 + 加密
}

这一步的意义是：你的上层不需要知道“我现在走哪条路”，DistributedNetwork 会自动选最优并在出问题时切换。

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二、NAT 穿透：跨网段的“关键一脚”

2.1 思维框架：小型 ICE

• 候选收集：每端向“信令服务”上报

  • 内网地址（多网卡）
  • 公网候选（经 STUN 获取）
  • 中继候选（云 relay/TURN）

• 连通性检查：UDPHole → TCP Simultaneous Open/QUIC → Relay

• 保活：UDP 打洞成功后 15–25s 心跳，TCP/QUIC 也要 keepalive

• NAT 类型差异：

  • Full/Restricted Cone：UDP 打洞成功率高
  • Symmetric NAT：基本上需要中继或 QUIC/TCP 的某些运气

2.2 穿透握手流程（简化时序）

A,B 向信令服务注册: 交换 candidates + ufrag/pwd（或临时 token）
并行尝试：
1) UDP：A→B 发穿透包、B→A 回打洞包，多对多探测
2) 若失败，尝试 TCP 同时打开 or QUIC
3) 若仍失败，双方连 Relay（WebSocket/TURN），由 Relay 转发数据
选择最先成功的通道，公布为 primary，其他降级为备用

2.3 打洞实现（示意）

// network/holepunch/UdpHolePuncher.ts
export class UdpHolePuncher {
  async punch(local: UdpSocket, candA: UdpCand, candB: UdpCand, timeoutMs=2000): Promise<{ip:string,port:number}> {
    // 并发向对方所有 UDP 候选发“同步包”
    const tickets = allPairs(candA, candB).map(pair => tryPair(local, pair))
    const ok = await Promise.any(tickets.map(t => withTimeout(t, timeoutMs)))
    return ok // 返回可用对端 (ip,port)
  }
}

要点：并行 + 收敛；不要单点串行试错，超时一长，体验就“漏拍”。

2.4 失败预案：中继不丢脸，丢的是体验

• 优先选 就近地域 的中继（延迟敏感业务甚至自建省内/城域节点）
• 数据面用 WebSocket over TLS 或 TURN/UDP
• 费用可控：只在无法直连时启用，业务层感知“通道类型”，比如白板/文本的阈值 <100ms，用 relay 也可接受；音视频则提醒用户“网络不佳自动降质”。

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三、RPC 机制：IPCProxy 让“远端像本地”

3.1 为什么别直接塞 JSON 字符串

• 需要 请求-响应配对（id）
• 需要 流控与背压（避免一端溢出）
• 需要 方法版本/扩展字段（向后兼容）
• 需要 压缩/二进制（CBOR/Protobuf，比 JSON 省带宽）

3.2 抽象：可插拔传输上的通道复用

// rpc/Framing.ts —— 简易帧/路由
export interface Frame {
  ch: number   // channel id
  type: 'req'|'res'|'push'
  id?: number
  method?: string
  payload?: Uint8Array
  ok?: boolean
  err?: string
}

// rpc/IPCProxy.ts —— 生成“远程对象”的代理
export class IPCProxy<T extends object> {
  private nextId = 1
  constructor(private sendRaw: (f: Frame)=>void, private ch=1) {}

  call<R=unknown>(method: string, payload: Uint8Array, timeoutMs=5000): Promise<R> {
    const id = this.nextId++
    const fut = defer<R>()
    // 发送请求帧
    this.sendRaw({ ch: this.ch, type:'req', id, method, payload })
    // 等待相同 id 的响应帧（此处省略路由器实现）
    return withTimeout(fut.promise, timeoutMs)
  }

  // 语法糖：把对象方法“映射”为 call
  bind<K extends keyof T>(name: K) {
    return async (arg: any) => this.call(name as string, encode(arg))
  }
}

// rpc/IPCStub.ts —— 服务端桩：注册方法与处理
export class IPCStub {
  private handlers = new Map<string,(arg:any)=>Promise<any>>()

  on(method: string, fn: (arg:any)=>Promise<any>) { this.handlers.set(method, fn) }

  async handle(frame: Frame, reply: (f: Frame)=>void) {
    if (frame.type !== 'req' || !frame.method || !frame.id) return
    try {
      const fn = this.handlers.get(frame.method)
      if (!fn) throw new Error(`No such method: ${frame.method}`)
      const result = await fn(decode(frame.payload))
      reply({ ch: frame.ch, type:'res', id: frame.id, ok: true, payload: encode(result) })
    } catch (e:any) {
      reply({ ch: frame.ch, type:'res', id: frame.id, ok: false, err: e?.message ?? 'ERR' })
    }
  }
}

这样，同一个 DistributedNetwork 连接可以复用很多个 channel（1=RPC，2=文件传输，3=心跳…），上层完全不知道下层走的是 SoftBus、洞穿，还是中继。

3.3 与鸿蒙 IPC 的关系

• 同设备/同进程间：照用 IRemoteObject/RemoteObject；
• 跨设备：IPCProxy 跑在 DistributedNetwork 之上；
• 如果在局域网且有 DSoftBus，可以把 SoftBusTransport 做成透明通道，不改 RPC 层一行代码。

3.4 一个“跨网段 KV 服务”小样

服务端（被调设备）：

// app/KVServer.ts
import { IPCStub } from './rpc/IPCStub'
import { DistributedNetwork } from './network/DistributedNetwork'

const kv = new Map<string,string>()
const stub = new IPCStub()
stub.on('kv.put', async ({k,v}) => { kv.set(k,v); return { ok: true } })
stub.on('kv.get', async ({k}) => ({ v: kv.get(k) ?? null }))

// 绑定网络
const dn = new DistributedNetwork()
dn.onMessage = (bytes) => router.route(decodeFrame(bytes), (f)=> dn.send(encodeFrame(f)))

客户端（发起设备）：

// app/KVClient.ts
import { IPCProxy } from './rpc/IPCProxy'
import { DistributedNetwork } from './network/DistributedNetwork'

const dn = new DistributedNetwork()
await dn.smartConnect(targetEndpoint)

const proxy = new IPCProxy<{ 'kv.put': (arg:{k:string,v:string})=>Promise<any>,
                             'kv.get': (arg:{k:string})=>Promise<{v:string|null}> }>(
  (f)=> dn.send(encodeFrame(f))
)

await proxy.bind('kv.put')({ k:'hello', v:'Harmony' })
const { v } = await proxy.bind('kv.get')({ k:'hello' })
console.log('value =', v) // => Harmony

上面这套，不管你是 SoftBus 直连、UDP 打洞直连还是云中继，调用姿势完全一致。这就是“可插拔的 RPC”。

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四、安全 & 可观测：不能偷工减料的两件事

• 设备身份：首次配对走 PAKE/扫码 交换公钥，之后用 证书/指纹 快速信任

• 握手协议：推荐 Noise XK（或 TLS 1.3），握手完成后派生会话密钥

• 密钥轮换：长会话（>1h）或传输数据量阈值后自动轮换

• 速率限制：信令服务对每设备做 token bucket，避免探测风暴

• 埋点：

  • 直连命中率（SoftBus/UDP/TCP/Relay）
  • 首包到达时延 P50/P95
  • 会话存活时间/重连次数
  • NAT 类型分布（匿名统计）

• 降级策略：同一会话连续 2 次丢包率 > 20% 且 RTT 抖动大 → 自动切到 relay，并在后台继续探测直连机会

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五、把它放进项目：最小落地步骤（Checklist）

1. 抽象传输：把现有“网络调用”改成走 Transport 接口（WebSocket 也行）
2. 接入 DistributedNetwork：加上 SoftBus 封装与洞穿/relay 的并行探测
3. 封 RPC：引入 IPCProxy/IPCStub；业务只认“方法名 + 参数”
4. 信令与 STUN：选一套最省心的（自建或现成）；先跑起来再逐步优化 NAT 覆盖
5. 加密/鉴权：至少先用 TLS + 设备 token，随后升级到 Noise/双向证书
6. 埋点与容灾：所有通道都上指标 + 自动降级
7. 灰度：先对内测设备开启“直连优先”，观察 1～2 周，再扩大

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六、常见坑（提前替你踩）🕳️

• 把信令与数据放同一条中继：信令拥堵会拖垮数据通道；分开。
• 单线程串行探测：一条条试，超时累加，体验雪崩；并行 + 竞速收敛。
• UDP 打洞成功却被网关回收：没有心跳；20s 左右心跳保活。
• RPC 直接 JSON：大对象开销大、无背压，掉线重入困难；二进制帧 + 请求 id。
• 只做直连不做兜底：一旦遇到对称 NAT 就“黑屏”；relay 必须常备。
• 不做密钥轮换：长连泄露风险高；量/时轮换。
• DSoftBus 成功就万事大吉：跨网后必然失败；把 SoftBus 作为 L0 候选，不要把它当唯一解。

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尾声：跨网段不等于“投降给云”，是“按阶梯拿回控制权”

当你把 DistributedNetwork 做成会挑路的梯子，把 NAT 穿透做成并行竞速，再把 IPCProxy 做成传输无感的 RPC，跨网段这件事就从“玄学”变成“工程活”。

…

(未完待续)