NAT基础讲解

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明明白白你的NAT——NAT基础讲解(1)

http://network.51cto.com 2011-04-27 17:05 seasunw 51CTO.com 我要评论(9)

目前，ICANN已把IPv4地址分配完毕。按理说，一些组织多少应该有些紧张，因为没有了IP地址，怎么保证一些网络设备互联到Internet？这是因为目前许多单位普遍使用了NAT（Network Address Translation，网络地址装换）技术。

【51CTO.com 独家特稿】目前，ICANN已把IPv4地址分配完毕。按理说，一些组织多少应该有些紧张，因为没有了IP地址，怎么保证一些网络设备互联到Internet？这是因为目前许多单位普遍使用了NAT（Network Address Translation，网络地址装换）技术。下面就通过一则现实中运行的实例，和一些截图让大家完全明白NAT运行的机制和原理。

一、网络结构图说明

网络拓扑图如图1所示，分公司的PC（10.10.10.2/24）通过Internet访问总部的Server（192.168.10.2/24）。其中在分公司的Cisco 3750上应用了PAT规则，也就是\"端口NAT\"。在公司总部的防火墙B上应用了Static NAT，并且防火墙B上的互联网端口的IP地址配置为114.23.72.19/24。分公司Cisco 3750上的互联网端口的IP地址配置为114.23.72.219/24。在分公司的PC电脑上，和总部的Server上都运行了\"360流量监控\"软件，通过软件中的\"网络连接\"面板，能够清楚的看出NAT运行的机理。

（图1 网络结构图）

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明明白白你的NAT——NAT基础讲解(2)

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目前，ICANN已把IPv4地址分配完毕。按理说，一些组织多少应该有些紧张，因为没有了IP地址，怎么保证一些网络设备互联到Internet？这是因为目前许多单位普遍使用了NAT（Network Address Translation，网络地址装换）技术。

二、交换机和防火墙上NAT的配置

1、总部防火墙B上应用的是Static NAT规则，通过防火墙的Web控制页面就可操作完成，即在114.23.72.19/24和192.168.10.2/24之间做一静态转换，并且这两个IP地址之间的服务端口也都是一一段应。

2、Cisco 3750上的配置文件如下所示：

ip nat pool corporation 114.23.72.219 114.23.72.219 netmask 255.255.255.0 \\\\定义内部全局地址池

ip nat inside source list 10 pool corporation overload \\\\建立映射关系 !

interface GigabitEthernet1/0/1 \\\\定义接口 no switchport

ip address 114.23.72.219 255.255.255.0 ip nat outside !

interface GigabitEthernet1/0/10 \\\\定义内网接口 ip nat inside !

access-list 10 permit 10.10.10.0 0.0.0.255 \\\\定义内部本地地址范围

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明明白白你的NAT——NAT基础讲解(3)

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目前，ICANN已把IPv4地址分配完毕。按理说，一些组织多少应该有些紧张，因为没有了IP地址，怎么保证一些网络设备互联到Internet？这是因为目前许多单位普遍使用了NAT（Network Address Translation，网络地址装换）技术。

三、实时监控查看NAT运行过程

\"360流量监控\"软件可以详细的显示本机服务和远程主机服务的连接情况。因为在大部分的电脑中，Tcp 139端口都是默认打开的，这样只需在分公司PC的\"命令行\"中执行\"telnet 114.23.72.19 139\"命令，就可在分公司PC与总部Server之间建立一个TCP连接，这是因为Telnet应用是通过TCP建立连接的。建立连接后，就可通过\"360流量监控\"中的\"网络连接\"面板查看它们的连接情况。如图2所示，是在PC上\"360流量监控\"的截图。从图上可以看出，PC上启动了一个\"Telnet.exe\"的进程，进程使用的是TCP协议，在本地的7420端口，和总部Server服务器的139端口建立了连接。

（图2 分公司PC上360实时截图）

（图3 总部Server上360实时截图）

图3所示是在Server上的\"360流量监控\"的截图。从图上可以看出，在总部Server上启动了一个\"System\"的系统进程，并且在本地的139端口和目标IP的52617端口之间建了TCP连接。

通过这两幅截图就能明白现实中NAT运行的原理。图中并没有显示出在10.10.10.2和192.168.10.2之间直接建立了连接，就是因为在Cisco 3750和防火墙B上应用了NAT规则。

四、总结

1、NAT规则有三种类型：静态NAT（Static NAT）、动态NAT（Dynamic NAT）和端口NAT（PAT），也称动态复用NAT。其实动态NAT就是静态NAT的一种特例。本实例中就应用了三种NAT规则中的两种，静态NAT和PAT。

静态NAT：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，也是一直不变的。实例中总部的IP地址114.23.72.19和192.168.10.2之间就是这种一对一的转换。也就是某个私有IP地址只转换为某个公有IP地址。借助于静态NAT，可以实现外部网络对内部网络中某些特定服务器的访问。

动态NAT：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，随机的。所有被授权访问Internet的私有IP地址可随机转换为任何指定合法的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NAT转换。动态NAT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。

PAT：改变外出数据包的源端口并进行端口转换，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，可以最大限度地节约IP地址资源。同时，也可以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PAT规则。

2、NAT也能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。但NAT最主要的作用，是在一定程度上减缓了IPv4地址耗尽的进度，但它也只是减缓，并不能阻止。目前，再有组织申请IP地址，就只能是IPv6地址了。因为IPv6地址数量庞大，按保

守方法估算，ＩＰｖ6实际可分配的地址，在整个地球每平方米面积上可分配1000多个地址，号称能让\"每颗沙子都拥有一个ＩＰ地址\"。既然IPv6有这么多的地址，能保证每一个Internet上的终端使用的都是全球唯一IP地址，所以当IPv6地址在全球普及的时候，也是NAT技术消亡的时候。