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NAT
nat
百科名片
网络地址转换(NAT,NetworkAddressTranslation)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。
目录
网络地址转换(NAT)简介
网络地址转换(NAT)实例
NAT的端口转换方法
1.FullconeNAT
2.Address-RestrictedconeNAT
3.Port-RestrictedconeNAT
4.SymmetricNAT(对称NAT)
受NAT影响的应用程序
NAT穿透的方法
NAT常见问题
1.1.NAT的作用是什么?
2.2.NAT分为哪几种?
NAT(natthew)
网络地址转换(NAT)简介
网络地址转换(NAT)实例
NAT的端口转换方法
1.FullconeNAT
2.Address-RestrictedconeNAT
3.Port-RestrictedconeNAT
4.SymmetricNAT(对称NAT)
受NAT影响的应用程序
NAT穿透的方法
NAT常见问题
1.1.NAT的作用是什么?
2.2.NAT分为哪几种?
NAT(natthew)
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网络地址转换(NAT)简介
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。
l.NAT简介
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。
2.NAT实现方式
NAT的实现方式有三种,即静态转换StaticNat、动态转换DynamicNat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。
端口多路复用(PortaddressTranslation,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,PortAddressTranslation).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。
3.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
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。
interfaceserial0
ipaddress61.159.62.129255.255.255.248
ipnatoutside
第二步,设置内部端口。
interfaceethernet0
ipaddress192.168.0.1255.255.255.0
ipnatinside
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。
ipnatinsidesourcestatic内部本地地址内部合法地址。
示例:
ipnatinsidesourcestatic192.168.0.261.159.62.130//将内部网络地址192.168.0.2转换为合法IP地址61.159.62.130
ipnatinsidesourcestatic192.168.0.361.159.62.131//将内部网络地址192.168.0.3转换为合法IP地址61.159.62.131
ipnatinsidesourcestatic192.168.0.461.159.62.132//将内部网络地址192.168.0.4转换为合法IP地址61.159.62.132
ipnatinsidesourcestatic192.168.0.561.159.62.133//将内部网络地址192.168.0.5转换为合法IP地址61.159.62.133
ipnatinsidesourcestatic192.168.0.661.159.62.134//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:
ipnatoutside
示例:
interfaceserial0//进入串行端口serial0
ipaddress61.159.62.129255.255.255.192//将其IP地址指定为61.159.62.129,子网掩码为255.255.255.192
ipnatoutside//将串行口serial0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:
ipnatinside
示例:
interfaceethernet0//进入以太网端口Ethernet0
ipaddress172.16.100.1255.255.255.0//将其IP地址指定为172.16.100.1,子网掩码为255.255.255.0
ipnatinside//将Ethernet0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:
ipnatpool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:
ipnatpoolchinanet61.159.62.13061.159.62.190netmask255.255.255.192//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ipnatpooltest61.159.62.13061.159.62.190prefix-length26
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。
ipnatpoolcernet211.82.216.1211.82.216.254netmask255.255.255.0
或
ipnatpooltest211.82.216.1211.82.216.254prefix-length24
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-list1permit172.16.100.00.0.0.255//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。
反掩码与子网掩码的关系为:
反掩码+子网掩码=255.255.255.255。
例如,子网掩码为255.255.0.0,则反掩码为0.0.255.255;子网掩码为255.0.0.0,则反掩码为0.255.255.255;子网掩码为255.252.0.0,则反掩码为0.3.255.255;子网掩码为255.255.255.192,则反掩码为0.0.0.63。
另外,如果想将多个IP地址段转换为合法IP地址,可以添加多个访问列表。
例如,当欲将172.16.98.0~172.16.98.255和172.16.99.0~172.16.99.255转换为合法IP地址时,应当添加下述命令:
access-list2permit172.16.98.00.0.0.255
access-list3permit172.16.99.00.0.0.255
第五步,实现网络地址转换。
在全局设置模式下,将由access-list指定的内部本地地址与指定的内部合法地址池进行地址转换。
命令语法如下:
ipnatinsidesourcelist访问列表标号pool内部合法地址池名字
示例:
ipnatinsidesourcelist1poolchinanet
如果有多个内部访问列表,可以一一添加,以实现网络地址转换,如
ipnatinsidesourcelist2poolchinanet
ipnatinsidesourcelist3poolchinanet
如果有多个地址池,也可以一一添加,以增加合法地址池范围,如
ipnatinsidesourcelist1poolcernet
ipnatinsidesourcelist2poolcernet
ipnatinsidesourcelist3poolcernet
至此,动态地址转换设置完毕。
3).端口复用动态地址转换(PAT)
内部网络使用的IP地址段为10.100.100.1~10.100.100.254,路由器局域网端口(即默认网关)的IP地址为10.100.100.1,子网掩码为255.255.255.0。
网络分配的合法IP地址范围为202.99.160.0~202.99.160.3,路由器广域网中的IP地址为202.99.160.1,子网掩码为255.255.255.252,可用于转换的IP地址为202.99.160.2。
要求将内部网址10.100.100.1~10.100.100.254转换为合法IP地址202.99.160.2。
第一步,设置外部端口。
interfaceserial0
ipaddress202.99.160.1255.255.255.252
ipnatoutside
第二步,设置内部端口。
interfaceethernet0
ipaddress10.100.100.1255.255.255.0
ipnatinside
第三步,定义合法IP地址池。
ipnatpoolonlyone202.99.160.2202.99.160.2netmask255.255.255.252
//指明地址缓冲池的名称为onlyone,IP地址范围为202.99.160.2,子网掩码为255.255.255.252。
由于本例只有一个IP地址可用,所以,起始IP地址与终止IP地址均为202.99.160.2。
如果有多个IP地址,则应当分别键入起止的IP地址。
第四步,定义内部访问列。
access-list1permit10.100.100.00.0.0.255
允许访问Internetr的网段为10.100.100.0~10.100.100.255,子网掩码为255.255.255.0。
需要注意的是,在这里子网掩码的顺序跟平常所写的顺序相反,即0.0.0.255。
第五步,设置复用动态地址转换。
在全局设置模式下,设置在内部的本地地址与内部合法IP地址间建立复用动态地址转换。
命令语法如下:
ipnatinsidesourcelist访问列表号pool内部合法地址池名字overload
示例:
ipnatinsidesourcelist1poolonlyoneoverload//以端口复用方式,将访问列表1中的私有IP地址转换为onlyoneIP地址池中定义的合法IP地址。
注意:
overload是复用动态地址转换的关键词。
至此,端口复用动态地址转换完成。
网络地址转换(NAT)实例
示例一:
全部采用端口复用地址转换
当ISP分配的IP地址数量很少,网络又没有其他特殊需求,即无需为Internet提供网络服务时,可采用端口利用地址转换方式,使网络内的计算机采用同一IP地址访问Internet,在节约IP地址资源的同时,又可有效保护网络内部的计算机。
网络环境为:
局域网采用10Mb/s光纤,以城域网方式接入Internet。
路由器选用拥有2个10/100Mb/s自适应端口的Cisco2611。
内部网络使用的IP地址段为192.168.100.1~192.168.100.254,局域网端口Ethernet0的IP地址为192.168.100.1,子网掩码为255.255.0.0。
网络分配的合法IP地址范围为202.99.160.128~202.99.160.131,连接ISP的端口Ethernet1的IP地址为202.99.160.129,子网掩码为255.255.255.252。
可用于转换的IP地址为202.99.160.130。
要求网络内部的所有计算机均可访问Internet。
案例分析:
既然只有一个可用的合法IP地址,同时处于局域网的服务器又只为局域网提供服务,而不允许Internet中的主机对其访问,因此完全可以采用端口复用地址转换方式实现NAT,使得网络内的所有计算机均可独立访问Internet。
配置清单:
interfacefastethernet0/0
ipaddress192.168.100.1255.255.0.0//定义本地端口IP地址
duplexauto
speedauto
ipnatinside//定义为本地端口
!
interfacefastethernet0/1
ipaddress202.99.160.129255.255.255.252
duplexauto
speedauto
ipnatoutside
!
ipnatpoolonlyone202.99.160.130202.99.160.130netmask255.255.255.252//定义合法IP地址池,名称为onlyone
access-list1permit192.168.100.00.0.0.255//定义本地访问列表
ipnatinsidesourcelist1poolonlyoneoverload//采用端口复用动态地址转换
示例二:
动态地址+端口复用地址转换
许多FTP网站考虑到服务器性能和Internet连接带宽的占用问题,都限制同一IP地址的多个进程访问。
如果采用端口复地址转换方式,则网络内的所以计算机都采用同一IP地址访问Internet,那么,将因此而被禁止对该网站的访问。
所以,当提供的合法IP地址数量稍多时,可同时采用端口复用和动态地址转换方式,从而既可保证所有用户都能够获得访问Internet的权力,同时,又不致、某些计算机因使用同一IP地址而被限制权限。
需要注意的是,由于所有计算机都采用动态地址转换方式,因此Internet中的所有计算机将无法实现对网络内部服务器的访问。
网络环境:
局域网以2Mb/sDDN专线接入Internet,路由器选用安装了广域网模块的Cisco2611,如图4-2-2所示。
内部网络使用的IP地址段为172.16.100.1~172.16.102.254,局域网端口Ethernet0的IP地址为172.16.100.1,子网掩码为255.255.0.0。
网络分配的合法IP地址范围为202.99.160.128~202.99.160.192,子网掩码为255.255.255.192,可用于转换的IP地址范围为202.99.160.130~202.99.160.190。
要求网络部分的部分计算机可以不受任何限制地访问Internet,服务器无需提供Internet访问服务。
案例分析:
既然要求网络中的部分计算机可以不受任何限制地访问Internet,同时,服务器无需提供Internet访问服务,那么,只需采用动态地址转换+端口复用地址转换方式即可实现。
部分有特殊需求的计算机采用动态地址转换的NAT方式,其他计算机则采用端口复用地址转换的NAT方式。
因此,部分有特殊需求的计算机可采用内部网址172.16.100.1~172.16.100.254,并动态转换为合法地址202.99.160.130~202.99.160.189,其他计算机采用内部网址172.16.101.1~172.16.102.254,全部转换为202.99.160.190。
配置清单:
interfacefastethernet0/1
ipaddress10.100.100.1255.255.255.0//定义局域网端口IP地址
duplexauto
speedauto
ipnatinside//定义为局域端口
!
interfaceserial0/0
ipaddress202.99.160.129255.255.255.192//定义广域网端口IP地址
!
duplexauto
speedauto
ipnatoutside//定义为广域端口
!
ipnatpoolpublic202.99.160.190202.130.160.190netmask255.255.255.192//定义合法IP地址池,名称为public
ipnatpoolsuper202.99.160.130202.130.160.189netmask255.255.255.192//定义合法IP地址池,名称为super
access-list1permit172.16.100.00.0.0.255//定义本地访问列表1
access-list2permit172.16.101.00.0.0.255//定义本地访问列表2
access-list2permit172.16.102.00.0.0.255
ipnatinsidesourcelist1poolsuper//定义列表1采用动态地址转换
ipnatinsidesourcelist2poolpublicoverload//定义列表2采用端口复用地址转换
示例三:
静态地址转换+端口复用地址转换
其实在很多时候,网络中的服务器既为网络内部的客户提供网络服务,又同时为Internet中的用户提供访问服务。
因此,如果采用端口复用地址转换或动态地址转换,将由于无法确定服务器的IP地址,而导致Internet用户无法实现对网络内部服务器的访问。
此时,就应当采用静态地址转换+端口复用地址转换的NAT方式。
也就是说,对服务器采用静态地址转换,以确保服务器拥有固定的合法IP地址。
而对普通的客户计算机则采用端口复用地址转换,使所有用户都享有访问Internet的权力。
网络环境为:
局域网采用10Mb/s光纤,以城域网方式接入Interne
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