**QtNat – Qt UPnPでポートを開く**

QtNat – UPnP による NAT ポートマッピングを実現する軽量 C++ ライブラリ（Qt 6）

概要

• UPnP 対応ルーターを自動検出
• ランタイムでポート転送ルールを作成
  (必要に応じて既存のマッピングも変更できます)
• P2P アプリ、マルチプレイヤーゲーム、リモートアクセスツールなどに最適

クイックスタート

UpnpNat nat;

QObject::connect(&nat, &UpnpNat::statusChanged,
                 [&nat, &app](){
    switch (nat.status()){
        case UpnpNat::NAT_STAT::NAT_IDLE:
        case UpnpNat::NAT_STAT::NAT_DISCOVERY:
        case UpnpNat::NAT_STAT::NAT_GETDESCRIPTION:
        case UpnpNat::NAT_STAT::NAT_DESCRIPTION_FOUND:
            break;

        case UpnpNat::NAT_STAT::NAT_FOUND:
            nat.requestDescription();
            break;

        case UpnpNat::NAT_STAT::NAT_READY:
            nat.addPortMapping("UpnpTest",
                               nat.localIp(),
                               6664, 6664,
                               "TCP");
            break;

        case UpnpNat::NAT_STAT::NAT_ADD:
            qDebug() << "It worked!";
            app.quit();
            break;

        case UpnpNat::NAT_STAT::NAT_ERROR:
            qDebug() << "Error:" << nat.error();
            app.exit(1);
            break;
    }
});

nat.discovery();   // 処理全体を開始

NAT_FOUND

NAT_READY

NAT_ADD

NAT_ERROR

技術的な概要

1. 検出

SSDP M-SEARCH をマルチキャストアドレスに送信します。

#define HTTPMU_HOST_ADDRESS "239.255.255.250"
#define HTTPMU_HOST_PORT    1900
#define SEARCH_REQUEST_STRING \
" M-SEARCH * HTTP/1.1\n"\
"ST:UPnP:rootdevice\n"\
"MX: 3\n"\
"Man:\"ssdp:discover\"\n"\
"HOST: 239.255.255.250:1900\n\n"

void UpnpNat::discovery()
{
    setStatus(NAT_STAT::NAT_DISCOVERY);
    m_udpSocketV4.reset(new QUdpSocket(this));

    QHostAddress broadcastIpV4(HTTPMU_HOST_ADDRESS);
    m_udpSocketV4->bind(QHostAddress::AnyIPv4, 0);

    QByteArray datagram(SEARCH_REQUEST_STRING);
    connect(m_udpSocketV4.get(), &QUdpSocket::readyRead,
            this, [this](){
        QByteArray data;
        while (m_udpSocketV4->hasPendingDatagrams()){
            data.resize(m_udpSocketV4->pendingDatagramSize());
            m_udpSocketV4->readDatagram(data.data(), data.size());
        }
        QString result(data);
        int start = result.indexOf("http://");
        if (start < 0){ setError(tr("Unable to read the beginning of server answer")); setStatus(NAT_STAT::NAT_ERROR); return; }

        int end = result.indexOf("\r", start);
        if (end < 0){ setError(tr("Unable to read the end of server answer")); setStatus(NAT_STAT::NAT_ERROR); return; }

        m_describeUrl = result.mid(start, end - start);
        setStatus(NAT_STAT::NAT_FOUND);
        m_udpSocketV4->close();
    });

    connect(m_udpSocketV4.get(), &QUdpSocket::errorOccurred,
            this, [this](QAbstractSocket::SocketError){
                setError(m_udpSocketV4->errorString());
                setStatus(NAT_STAT::NAT_ERROR);
            });

    m_udpSocketV4->writeDatagram(datagram, broadcastIpV4, HTTPMU_HOST_PORT);
}

m_describeUrl

2. 説明ファイルの取得

void UpnpNat::requestDescription()
{
    setStatus(NAT_STAT::NAT_GETDESCRIPTION);
    QNetworkRequest request(QUrl(m_describeUrl));
    m_manager.get(request);          // 内部で QNetworkAccessManager を使用
}

3. XML 説明ファイルの解析

デバイスは複数の UPnP サービスを公開している可能性があります。
以下のいずれかのサービスを探します。

InternetGatewayDevice

WANIPConnection

WANPPPConnection

WANDevice

WANConnectionDevice

void UpnpNat::processXML(QNetworkReply* reply)
{
    QByteArray data = reply->readAll();
    if (data.isEmpty()){
        setError(tr("Description file is empty"));
        setStatus(NAT_STAT::NAT_ERROR);
        return;
    }

    // XML を解析し <serviceList> → <serviceType> を取得
    m_controlUrl = /* 選択したサービスのコントロール URL */;
    m_serviceType = /* 例: "urn:schemas-upnp-org:service:WANIPConnection" */;

    setStatus(NAT_STAT::NAT_READY);
}

4. ポートマッピングリクエストの送信

SOAP エンベロープは inja テンプレートで生成します。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<s:Envelope xmlns:s="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"
            s:encodingStyle="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/">
  <s:Body>
    <u:AddPortMapping xmlns:u="{{ service }}">
      <NewRemoteHost></NewRemoteHost>
      <NewExternalPort>{{ port }}</NewExternalPort>
      <NewProtocol>{{ protocol }}</NewProtocol>
      <NewInternalPort>{{ port }}</NewInternalPort>
      <NewInternalClient>{{ ip }}</NewInternalClient>
      <NewEnabled>1</NewEnabled>
      <NewPortMappingDescription>{{ description }}</NewPortMappingDescription>
      <NewLeaseDuration>0</NewLeaseDuration>
    </u:AddPortMapping>
  </s:Body>
</s:Envelope>

void UpnpNat::addPortMapping(const QString& description,
                             const QString& destination_ip,
                             unsigned short port_ex,
                             unsigned short port_in,
                             const QString& protocol)
{
    inja::json subdata;
    subdata["description"] = description.toStdString();
    subdata["protocol"]    = protocol.toStdString();
    subdata["service"]     = m_serviceType.toStdString();
    subdata["port"]        = port_in;            // 内部・外部ポートは同じ
    subdata["ip"]          = destination_ip.toStdString();

    QByteArray body = QByteArray::fromStdString(
        inja::render(loadFile(key::envelop).toStdString(), subdata));

    QNetworkRequest request(QUrl(m_controlUrl));
    QHttpHeaders headers;
    headers.append(QHttpHeaders::WellKnownHeader::ContentType,
                   "text/xml; charset=\"utf-8\"");
    headers.append("SOAPAction",
                   QString("\"%1#AddPortMapping\"").arg(m_serviceType));
    request.setHeaders(headers);

    m_manager.post(request, body);
}

5. レスポンスの処理

void UpnpNat::processAnswer(QNetworkReply* reply)
{
    if (reply->error() != QNetworkReply::NoError){
        setError(tr("Something went wrong: %1").arg(reply->errorString()));
        setStatus(NAT_STAT::NAT_ERROR);
        return;
    }
    setStatus(NAT_STAT::NAT_ADD);   // 成功
}

使い方 / テスト方法

1. Qt 6（C++17）でビルド
2. UPnP 対応ルーターの後ろにあるマシンで実行
3. コンソールに「It worked!」と表示され、正常終了するとプログラムが終了します。
4. エラー発生時はメッセージを表示し、

   exit(1)

   で終了します。

ぜひお試しいただき、改善点や機能追加のアイデアを GitHub へ Pull Request してください。