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网络地址转换(NAT)(一)

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前言

本章将会讲解网络运维知识,了解网络地址转换(NAT)的概念与实现方式。


一.NAT概述

1.地址转换出现背景

随着网络的发展,公网IP地址的需求与日俱增。为了缓解公网IP地址的不足,并且保护公司内部服务器的私网地址,可以使用NAT(Network Address Translation,网络地址转换)技术将私网地址转化成公网地址,以缓解IP地址的不足,并且隐藏内部服务器的私网地址。

中文名 网络地址转换 外文名 NAT(Network Address Translation)

可用于 专用网和因特网通信 简 称 nat

方 法 在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件

提出时间 1994年

私网IP 局域网IP。路由器DHCP服务器分配的内网IP,仅连接者可以使用。

公网IP 因特网IP。所有人都可以使用的全球公用IP。

NAT是一个很有用的工具,接下来首先介绍NAT的概念和术语。


二.NAT的概念与实现方式

①NAT 网络地址转换 nat address translation
将我们的私网地址转换成为公网地址

②NAT实现方式

  • 静态转换(Static Translation)
  • 动态转换(Dynamic Translation)
  • 端口多路复用(Port Address Translation,PAT)

③NAT实现方式特点

  • 静态nat 特点: 一对一 固定对应明确的一个地址
  • 动态nat 特点: 一对一 随机对应其中一个
  • 基于端口的地址转换 pat 特点: 一对多

三.NAT的术语与转换表

NAT可以让使用私有(保留)地址的网络与公网(互联网)连接。使用私有地址的“内部”网络通过NAT路由发送数据包时,私有地址被转换成合法的IP地址,因此,这些数据包可以发送到如互联网这样的公网上。

例如下图,可以很好说明NAT的工作过程和使用的各种地址术语。


1.NAT工作原理


NAT的工作过程示意图


2.NAT的一些相关术语

内部局部IP地址:在内部网络中分配给主机的私有IP地址

内部全局IP地址:一个合法的IP地址(由NIC或网络服务提供商分配)

外部全局IP地址:由其所有者或外部网络上的主机分配的IP地址

外部局部IP地址:外部主机表现在内部 网络的IP地址

NAT的转换条目
简单转换条目:将一个IP地址映射到另一个IP地址的转换条目
扩展转换条目:映射IP地址和端口到另一对地址和端口的条目


四.NAT实现方法的工作过程

1.静态转换和动态转换

①内网主机用户与外部主机B建立连一条连接

②边界路由从主机接收到第一个数据包,查看NAT表

③如果已为该地址配置静态地址转换,或该地址的动态地址转换已建立,那么路由将继续进行步骤

④边界路由器用所选的内部全局IP地址 202.168.2.2 来替换内部局部IP地址w.1.1.1,并转发数据包

⑤主机B收到该数据包,并且用目的的地址202.168.2.2对内部主机10.1.1.1进行应答。

⑥当边界路由器接收到目的地址为内部全局IP地址的数据包时,路由器将用该内部全局IP地址通过NAT转换表查出内部局部IP地址。然后将目的地址替换为W.1.1.1的内部局部IP地址,并将数据包转发到内部主机10.1.1.1,并接收数据包,并继续该会话。对于数据包,路由器都将执行步骤②—⑤



2.PAT

PAT复用内部的全局地址地址,就是通过准许对TCP连接或UDP会话的端口进行转换,从而节省内部全局IP地址的合法地址。

PAT地址转换

(1)网络内部主机10.1.1.1上的用户建立到外部主机B的一条连接。

(2) 边界路由器从内部主机10.1.1.1接收到第一个数据包时,会检查其NAT转换表。

(3)如果还没有为该内部P地址建立地址转换映射,路由器会决定对该地址进行转换。路由器

会为内部局部P地址10.1.1.1建立到内部全局合法IP地址(如202.168.2.2)的映射。

(4)如果启用了地址复用功能,而且已经有其他地址转换映射存在,那么,路由器将再次启用

内部全局P地址202.168.2.2.为该内部局部P地址建立映射。同时会为该映射与其他转换条目进行

区分,并保留足够的信息。这种类型的转换条目(包含R地址和端口号)称为扩展转换条目。

(5)边界路由器用所选的内部全局IP地址202.168.2.2来替换内部局部P地址W.1.1.1.并转发

该数据包。

(6)主机B收到该数据包,并且用目的地址202.168.2.2来对内部主机10.1.1.1进行应答。

(7)当边界路由器接收到目的地址为内部全局P地址的数据包时,路由器将用内部全局P地址

协议端口号外部地址端口号,从NAT转换表中查找出对应的内部局部IP地址端口号。然后

将目的地址转换成内部局部P地址W.1.1.1.并将数据包转发到该内部主机。主机10.1.11接收数据

包,并继续该会话。对于每个数据包,路由器都将执行步骤(2)~步骤(5)的操作。



PAT地址转换


五.NAT的特性

NAT的优点
节省公有合法IP地址
处理地址重叠
增强灵活性
安全性

NAT的缺点
延迟增大
配置和维护的复杂性
不支持某些应用,可以通过静态NAT映射来避免


本章内容就到这里,下章NAT将会讲解NAT的配置。


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标签: 运维 网络

本文转载自: https://blog.csdn.net/yj11290301/article/details/127280806
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