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NAT技术原理

nat网络地址转换(NAT,Network Address Translation)属接入广域网(WAN)技术,是一种将私有(保留)地址转化为合法IP地址的转换技术,它被广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。

原因很简单,NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题,而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击,隐藏并保护网络内部的计算机。

编辑本段网络地址转换(NAT)简介NAT概述NAT(Network Address Translation,网络地址转换)是将IP 数据报报头中的IP 地址转换为另一个IP 地址的过程。

在实际应用中,NAT 主要用于实现私有网络访问公共网络的功能。

这种通过使用少量的公有IP 地址代表较多的私有IP 地址的方式,将有助于减缓可用IP 地址空间的枯竭。

[1] 说明:私有IP 地址是指内部网络或主机的IP 地址,公有IP 地址是指在因特网上全球唯一的IP 地址。

RFC 1918 为私有网络预留出了三个IP 地址块,如下: A 类:10.0.0.0~10.255.255.255 B 类:172.16.0.0~172.31.255.255 C 类:192.168.0.0~192.168.255.255 上述三个范围内的地址不会在因特网上被分配,因此可以不必向ISP 或注册中心申请而在公司或企业内部自由使用。

NAT技术的产生虽然NAT可以借助于某些代理服务器来实现,但考虑到运算成本和网络性能,很多时候都是在路由器上来实现的。

随着接入Internet的计算机数量的不断猛增,IP地址资源也就愈加显得捉襟见肘。

事实上,除了中国教育和科研计算机网(CERNET)外,一般用户几乎申请不到整段的C类IP地址。

在其他ISP那里,即使是拥有几百台计算机的大型局域网用户,当他们申请IP地址时,所分配的地址也不过只有几个或十几个IP地址。

显然,这样少的IP地址根本无法满足网络用户的需求,于是也就产生了NAT技术。

NAT技术的作用借助于NAT,私有(保留)地址的"内部"网络通过路由器发送数据包时,私有地址被转换成合法的IP地址,一个局域网只需使用少量IP地址(甚至是1个)即可实现私有地址网络内所有计算机与Internet的通信需求。

NAT将自动修改IP报文的源IP 地址和目的IP地址,Ip地址校验则在NAT处理过程中自动完成。

有些应用程序将源IP 地址嵌入到IP报文的数据部分中,所以还需要同时对报文的数据部分进行修改,以匹配IP头中已经修改过的源IP地址。

否则,在报文数据都分别嵌入IP地址的应用程序就不能正常工作。

NAT技术实现方式NAT的实现方式有三种,即静态转换Static Nat、动态转换Dynamic Nat 和端口多路复用OverLoad。

静态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公有IP地址,IP地址对是一对一的,是一成不变的,某个私有IP地址只转换为某个公有IP地址。

借助于静态转换,可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备(如服务器)的访问。

动态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公用IP地址时,IP地址是不确定的,是随机的,所有被授权访问上Internet的私有IP地址可随机转换为任何指定的合法IP地址。

也就是说,只要指定哪些内部地址可以进行转换,以及用哪些合法地址作为外部地址时,就可以进行动态转换。

动态转换可以使用多个合法外部地址集。

当ISP提供的合法IP地址略少于网络内部的计算机数量时。

可以采用动态转换的方式。

端口搜索多路复用(Port address Translation,PAT)是指改变外出数据包的源端口并进行端口转换,即端口地址转换(PAT,Port Address Translation).采用端口多路复用方式。

内部网络的所有主机均可共享一个合法外部IP地址实现对Internet的访问,从而可以最大限度地节约IP地址资源。

同时,又可隐藏网络内部的所有主机,有效避免来自internet的攻击。

因此,目前网络中应用最多的就是端口多路复用方式。

网络地址转换(NAT)的实现在配置网络地址转换的过程之前,首先必须搞清楚内部接口和外部接口,以及在哪个外部接口上启用NAT。

通常情况下,连接到用户内部网络的接口是NAT内部接口,而连接到外部网络(如Internet)的接口是NAT外部接口。

1).静态地址转换的实现</B>假设内部局域网使用的lP地址段为192.168.0.1~192.168.0.254,路由器局域网端(即默认网关)的IP地址为192.168.0.1,子网掩码为255.255.255.0。

网络分配的合法IP地址范围为61.159.62.128~61.159.62.135,路由器在广域网中的IP地址为61.159.62.129,子网掩码为255.255.255.248可用于转换的IP地址范围为61.159.62.130~61.159.62.134。

要求将内部网址192.168.0.2~192.168.0.6分别转换为合法IP地址61.159.62.130~61.159.62.134。

第一步,设置外部端口。

interface serial 0 ip address 61.159.62.129 255.255.255.248 ip nat outside 第二步,设置内部端口。

interface ethernet 0 ip address 192.168.0.1 255.255.255.0 ip nat inside 第三步,在内部本地与外部合法地址之间建立静态地址转换。

ip nat inside source static 内部本地地址内部合法地址。

示例:ip nat inside source static 192.168.0.2 61.159.62.130 //将内部网络地址192.168.0.2转换为合法IP地址61.159.62.130 ip nat inside source static 192.168.0.3 61.159.62.131 //将内部网络地址192.168.0.3转换为合法IP地址61.159.62.131 ip nat inside source static 192.168.0.4 61.159.62.132 //将内部网络地址192.168.0.4转换为合法IP地址61.159.62.132 ip nat inside source static 192.168.0.5 61.159.62.133 //将内部网络地址192.168.0.5转换为合法IP地址61.159.62.133 ip nat inside source static 192.168.0.6 61.159.62.134 //将内部网络地址192.168.0.6转换为合法IP地址61.159.62.134 至此,静态地址转换配置完毕。

2).动态地址转换的实现假设内部网络使用的IP地址段为172.16.100.1~172.16.100.254,路由器局域网端口(即默认网关)的IP地址为172.16.100.1,子网掩码为255.255.255.0。

网络分配的合法IP地址范围为61.159.62.128~61.159.62.191,路由器在广域网中的IP地址为61.159.62.129,子网掩码为255.255.255.192,可用于转换的IP地址范围为61.159.62.130~61.159.62.190。

要求将内部网址172.16.100.1~172.16.100.254动态转换为合法IP地址61.159.62.130~61.159.62.190。

第一步,设置外部端口。

设置外部端口命令的语法如下:ip nat outside 示例:interface serial 0 //进入串行端口serial 0 ip address 61.159.62.129 255.255.255.192//将其IP地址指定为61.159.62.129,子网掩码为255.255.255.192 ip nat outside //将串行口serial 0设置为外网端口注意,可以定义多个外部端口。

第二步,设置内部端口。

设置内部接口命令的语法如下:ip nat inside 示例:interface ethernet 0 //进入以太网端口Ethernet 0 ip address 172.16.100.1 255.255.255.0 // 将其IP地址指定为172.16.100.1,子网掩码为255.255.255.0 ip nat inside //将Ethernet 0 设置为内网端口。

注意,可以定义多个内部端口。

第三步,定义合法IP地址池。

定义合法IP地址池命令的语法如下:ip nat pool 地址池名称起始IP 地址终止IP地址子网掩码其中,地址池名字可以任意设定。

示例:ip nat pool chinanet 61.159.62.130 61.159.62.190 netmask 255.255.255.192 //指明地址缓冲池的名称为chinanet,IP地址范围为61.159.62.130~61.159.62.190,子网掩码为255.255.255.192。

需要注意的是,即使掩码为255.255.255.0,也会由起始IP地址和终止IP地址对IP地址池进行限制。

或ip nat pool test 61.159.62.130 61.159.62.190prefix-length 26 注意,如果有多个合法IP地址范围,可以分别添加。

例如,如果还有一段合法IP地址范围为"211.82.216.1~211.82.216.254",那么,可以再通过下述命令将其添加至缓冲池中。

ip nat pool cernet 211.82.216.1 211.82.216.254 netmask 255.255.255.0 或ip nat pool test 211.82.216.1 211.82.216.254 prefix-length 24 第四步,定义内部网络中允许访问Internet的访问列表。

定义内部访问列表命令的语法如下:access-list 标号permit 源地址通配符(其中,标号为1~99之间的整数)access-list 1 permit 172.16.100.0 0.0.0.255 //允许访问Internet的网段为172.16.100.0~172.16.100.255,反掩码为0.0.0.255。

需要注意的是,在这里采用的是反掩码,而非子网掩码。

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