网络地址转换概述
NAT详解课件(PPT演示)
实例效果
D 内网用户通过NAT服务器成功访问公网资源，
NAT服务器记录转换日志便于排查问题。
05 NAT故障排除与诊断
常见NAT故障现象及原因
01
02
03
无法实现地址转换
可能是由于NAT配置错误、 地址池耗尽或网络设备故 障等原因导致。
网络性能下降
NAT处理过程中可能出现 性能瓶颈，如CPU占用率 高、内存不足等，导致网 络传输延迟和抖动。
在出口路由器上应用NAT 配置，`ip nat inside`和`ip nat outside`分别指定内外 网接口。
动态NAT配置注意事项
确保内部本地地址与内部全 局地址不重叠，以避免地址 冲突。
合理规划公网IP地址池，确 保足够的地址资源供NAT转 换使用。
在配置动态NAT映射时，注 意访问控制列表的匹配条件， 确保需要转换的地址能够被 正确匹配。
03
NAPT（Network Address Port Translation，网络地址 端口转换）：除了转换IP地址外，还同时转换端口号，实 现多个私有网络主机共享一个公网IP地址。适用于公网IP 地址资源紧张的场景。
NAT应用场景及优势
应用场景：家庭网络、企业网络、运营商网络等需要实现私 有网络地址与公网地址转换的场景。 优势 缓解IPv4地址短缺问题，提高公网IP地址利用率。 隐藏内部网络结构，提高网络安全性。 实现网络地址与端口的复用，降低网络成本。
NAT技术展望与发展趋势
IPv6与NAT
NAT与云计算
随着IPv6的普及，NAT的需求将逐渐减少 ，但NAT技术仍将在某些场景下发挥作用 。
在云计算环境中，NAT技术可以帮助实现 虚拟机之间和虚拟机与外部网络之间的通 信。
IP地址的转换和转发机制
IP地址的转换和转发机制IP地址是在计算机网络中用来标识和定位设备的一种地址，它是由32位或128位的二进制数组成。
在互联网中，IP地址是网络通信的基础，它负责将数据包从源设备传输到目标设备。
然而，在不同的网络环境下，IP地址可能需要进行转换和转发，以实现不同网络之间的通信。
本文将介绍IP地址的转换和转发机制。
一、IP地址的转换机制在现代计算机网络中，有三种常见的IP地址转换机制：NAT、PAT 和IPv6转换。
1. NAT（网络地址转换）NAT是一种将私有IP地址转换为公有IP地址的转换机制。
在私有网络中，使用私有IP地址可以更有效地利用IP资源。
然而，当私有网络中的数据包需要与互联网进行通信时，就需要进行地址转换，将私有IP地址转换为公有IP地址。
NAT通过将源IP地址和端口号映射到公有IP地址和端口号来实现转换，从而实现了私有网络与互联网之间的通信。
2. PAT（端口地址转换）PAT是在NAT的基础上增加了端口号转换的机制。
在网络中，每个IP地址都可以有多个端口号，通过使用PAT，可以将不同的端口号映射到不同的内部IP地址和端口号。
这样，同一个公有IP地址就可以与多个私有IP地址进行通信，提高了网络的通信能力。
3. IPv6转换IPv6转换是将IPv6地址转换为IPv4地址的机制，这主要用于IPv4网络向IPv6网络的过渡阶段。
由于IPv4地址资源的枯竭，IPv6被广泛应用，但在转换期间，IPv6和IPv4之间的通信就需要进行地址转换。
通过使用IPv6转换机制，可以将IPv6地址转换为IPv4地址，以实现不同网络之间的通信。
二、IP地址的转发机制IP地址的转发机制是指在一个网络中，当数据包从源设备发送到目标设备时，网络设备如何进行的转发过程。
1. 路由表转发路由表是记录网络路径的表格，它存储了不同网络之间的连接关系和下一跳的信息。
当数据包到达一个路由器时，路由器会查找路由表，找到匹配的目标网络，并将数据包转发到下一跳的路由器上。
地址转换的名词解释
地址转换的名词解释地址转换（Address Translation）是计算机网络中一种重要的数据传输技术，它将一个网络中的IP地址（Internet Protocol Address）转换为另一种类型的IP地址。
这种转换的过程允许不同类型的网络之间进行通信，并且在不同网络之间进行数据传输时发挥重要作用。
一、地址转换的概念及目的在计算机网络中，每个设备都需要拥有唯一的IP地址以进行通信。
然而，随着网络的发展和多样化，不同类型的网络使用的IP地址格式也有所不同。
例如，IPv4（Internet Protocol version 4）和IPv6（Internet Protocol version 6）是目前最常用的两种IP地址格式。
IPv4使用32位地址，而IPv6使用128位地址。
地址转换的主要目的是解决不同类型的网络之间的通信问题。
例如，当一个IPv6网络中的设备想要与一个IPv4网络中的设备进行通信时，就需要进行地址转换。
这种转换可以为两种不同类型的IP地址建立桥梁，使得数据能够在不同类型的网络之间传输。
二、地址转换的类型1. IPv4到IPv6的地址转换：这种转换涉及将IPv4地址映射为IPv6地址，以便在IPv6网络中进行通信。
IPv4地址通常由四个十进制数表示（例如192.168.0.1），而IPv6地址由八个以冒号分隔的十六进制数表示（例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334）。
2. IPv6到IPv4的地址转换：与上述相反的情况，这种转换将IPv6地址转换为IPv4地址，以便在IPv4网络中进行通信。
3. 公网地址到私网地址的地址转换：在局域网内部，每个设备使用的是私有IP 地址，这些IP地址是由私有地址空间中的网段分配的。
然而，当这些设备需要通过互联网与其他设备通信时，它们的私有IP地址就需要被转换为公网IP地址。
这种地址转换称为网络地址转换（Network Address Translation，简称NAT）。
第4章 网络地址转换(NAT)
第4章网络地址转换（NAT）⏹NAT概述随着网络的发展，公用IP地址的需求与日俱增。
为了缓解公用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为公网地址，缓解IP地址的不足，并且隐藏内部服务器的私网地址。
⏹NAT的概述与现实方式1.NAT概念网络地址转换（NAT）通过将内部网络的私有IP地址翻译成全球唯一的公网IP地址，使内部网络可以连接到互联网等外部网络上，广泛应用于各种类型的互联网接入方式和各种类型的网络中。
原因很简单，NAT不仅解决了IP地址不足的问题，而且还能够隐藏内部网络的细节，避免来自网络外部的攻击，起到一定的安全作用。
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，这样一个局域网只需要少量地址（甚至是一个），即可实现使私有地址网络中的所有计算机与互联网的通信需求。
2.NAT的实现方式NAT的实现方式有以下三种：静态转换（Static Translation）动态转换（Dynamic Translation）端口多路复用（Port Address Translation，PAT）静态转换IP地址的对应关系是一对一且不变的，并没有节约公用IP地址，只是隐藏了主机的真实地址。
动态转换虽然在一定情况下节约了公用IP地址，但是当内部网络同时访问Internet的主机数大于合法地址池中的IP地址数时就不适用了。
端口多路复用可以使所有的内部网络主机共享一个合法的外部IP地址，从而最大限度的节约IP地址资源。
由于动态转换形成的IP地址的对应关系是不确定的、随机的；端口多路复用使用的是端口号的转换，也是不确定的，所以内网服务器不能使用这两种转换方式，这是由于外网用户无法确定服务器合法的公网IP地址，导致无法访问服务器。
这时使用静态转换将私有IP地址转换为固定的合法的IP地址，这样服务器有了固定的合法的公网IP地址，才能实现外网的访问。
什么是网络地址转换
NAT(Network Address Translation 网络地址转换)就是将一个IP地址转换为另一个IP 地址,用于内部地址与Internet IP地址间转换｡适用于解决Internet IP地址紧张､不想让网络外部知道内部网络结构等场合｡
由1994年NAT技术问世以来，NAT技术在企业LAN领域得到广泛应用。
NAT技术主要用于连接和安全方面。
企业内部网络用户数量大，而能申请的公网IP地址有限。
NAT 能够解决公网IP地址短缺问题，实现多个用户共同使用一个合法IP地址连接互联网。
而另一种需要出于安全方面来考虑，在一定程度上防范网络攻击的发生。
企业期望隐藏LAN内部网络结构，NAT可以将内部LAN与外部Internet隔离，使外部网络用户无法了解通过NAT设置的内部IP地址。
nat123也叫网络地址转换，基于NAT技术，将固定的域名或IP映射到一个具有动态IP的主机上，互联网都可以访问经过映射的内网。
同时提供内网IP端口映射到外网，建立拥有固定域名和互联网主机，无论连接ip属于动态还是静态。
通过配置映射端口方式对内网进行管理映射，实现内外网IP转换映射、搭建内网网站、外网访问内网应用等事项。
网络地址转换(NAT)的简介
网络地址转换（NAT）的简介首先，要了解NAT 是一个过程，而不是一个结构化协议!1、IP NAT术语内部本地网络指的是连接到属于私有LAN的路由器接口的网络。
对于内部网络中的主机发送到外部目的地的分组，必须对其中的IP地址进行转换。
外部全局网络指的是与LAN外部的路由器相连的网络，它们不能识别LAN中主机的私有地址。
内部本地地址指的是内部网络主机配置的私有IP地址。
使用这种地址的分组离开内部网络前，必须对其地址进行转换。
内部全局地址指的是外部网络看到的内部主机的IP地址，这是转换后的IP地址。
外部本地地址是本地网络发送分组时使用的目标地址，它通常与外部全局地址相同。
外部全局地址是外部主机实际使用的公有IP地址，这种地址是从全局可路由地址空间分配的。
2、静态和动态NAT使用NAT的优点之一是，无法从公共Internet直接访问主机。
然而，如果需要从Internet访问内部网络中一台或多台主机运行的服务以及其他设备，该怎么办呢？从Internet访问本地主机，方法之一是给该设备指定静态地址转换。
静态转换可确保特定主机的私有IP地址总是转换为同一个全局IP地址，还将确保其他本地主机的IP地址不会转换为该注册地址。
这称为静态NAT。
动态NAT指的是路由器被配置成动态地给内部私有网络设备分配全局地址池中的IP地址。
只要会话没有关闭，路由器就将监控该内部全局地址，并向发起会话的内部设备发送确认。
会话结束时，路由器将内部全局地址归还到地址池。
动态NAT让内联网中使用私有IP地址的主机能够访问公共网络（如Internet）；而静态NAT让公共网络中的主机能够访问私有网络中的特定主机。
这意味着配置NAT以便用户能够访问外部网络时，应配置动态NAT；如果希望外部主机能够访问内部网络中的设备，应使用静态NA T。
必要时，可同时部署这两种NAT方法。
3、基于端口的网络地址转换（PAT）如果机构注册的IP地址池很小甚至只有一个IP地址，仍可以通过NAT重载（端口地址转换（P AT））机制，使多个用户可以同时访问公共网络。
网络地址转换
网络地址转换网络地址转换（Network Address Translation, NAT）是一种在计算机网络中使用的技术，它允许在互联网上使用一组有限的公共IP地址来映射多个私有IP地址。
这种转换使得一个网络可以使用较少的公共IP地址来连接到互联网，同时确保了网络的安全性和可靠性。
在传统的互联网架构中，每个设备都需要一个公共IP地址才能连接到互联网。
然而，随着互联网用户数量的急剧增加，公共IP地址的数量迅速枯竭。
为了解决这个问题，产生了网络地址转换技术。
通过使用NAT，私有网络中的设备可以共享一组有限的公共IP地址来访问互联网。
这种技术既节省了公共IP地址的使用，又提高了网络的安全性。
NAT的基本原理是将私有IP地址转换为公共IP地址。
私有IP地址是在私有网络中使用的IP地址，通常限于内部使用。
它们与公共IP地址不同，不可直接从互联网访问。
当内部设备需要连接到互联网时，NAT会将源IP地址从私有IP地址转换为公共IP地址，同时在转换表中记录下这个映射关系，以便在互联网数据包返回时，将目标IP地址从公共IP地址转换回私有IP地址。
NAT使用一个转换表来记录私有IP地址与公共IP地址之间的映射关系。
这个表通常由一个网络地址转换设备（NAT设备）来维护。
NAT设备可以是路由器、防火墙或专用的NAT设备。
当一个数据包从私有网络发送到互联网时，NAT设备会将源IP地址和端口号进行转换，并将其添加到转换表中。
当互联网数据包返回时，NAT设备会根据转换表中的映射关系将目标IP地址和端口号转换回私有IP地址和端口号，然后将数据包传递给相应设备。
除了常见的基于IP地址的NAT转换外，还有一些其他类型的NAT转换，如端口映射（Port Mapping）、地址转换（Address Translation）等。
这些转换类型在不同的场景中具有不同的用途和特点，可以根据需要进行选择性应用。
NAT技术的应用极为广泛。
首先，它可以帮助企业或家庭用户在有限的公共IP地址下连接多个设备到互联网，而无需为每个设备分配一个独立的公共IP地址。
什么是网络地址转换
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。
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。
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
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-list2 permit 172.16.98.0 0.0.0.255
access-list2 permit 172.16.99.0 0.0.0.255
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网络地址转换概述
地址转换的提出背景
合法的IP地址资源日益短缺
一个局域网内部有很多台主机，但不是每台主机都有合法的IP地址，为了使所有内部主机都可以连接因特网，需要使用地址转换
地址转换技术可以有效地隐藏内部局域网中的主机，具有一定的网络安全保护作用
地址转换可以在局域网内部提供给外部FTP、WWW、Telnet服务
NA T的原理
改变IP包头，使目的地址、源地址或两个地址在包头中被不同地址替换
NA T的3种实现方式
静态转换
动态转换
端口多路复用
NA T的优点
节省公有合法IP地址
处理地址交叉
增强灵活性
安全性
NA T的缺点
延迟增大
配置和维护的复杂性
不支持某些应用
NA T配置步骤
1、接口IP地址配置
2、使用访问控制列表定义哪些内部主机能做NA T
3、决定采用什么公有地址，静态或地址池
4、指定地址转换映射
5、在内部和外部端口上启用NAT
静态NAT配置
第一步：设置外部端口
Router(config)#interface serial 0/0
Router(config-if)#ip address 61.159.62.129 255.255.255.248
第二步：设置内部端口
Router(config)#interface FastEthernet 0/0
Router(config-if)#ip address 192.168.100.1 255.255.255.0
第三步：在内部本地和内部合法地址之间建立静态地址转换
Router(config)#ip nat inside source static 192.168.100.2 61.159.62.130
Router(config)#ip nat inside source static 192.168.100.3 61.159.62.131
……
第四步：在内部和外部端口上启用NA T
Router(config)#interface serial 0/0
Router(config-if)#ip nat outside
Router(config)#interface fastethernet 0/0
Router(config-if)#ip nat inside
动态NAT配置
第一步：设置外部端口IP地址
Router(config)#interface serial 0/0
Router(config-if)#ip address 61.159.62.129 255.255.255.192
第二步：设置内部端口IP地址
Router(config)#interface FastEthernet 0/0
Router(config-if)#ip address 172.168.100.1 255.255.255.0
第三步：定义内部网络中允许访问外部的访问控制列表
Router(config)#access-list 1 permit 172.168.100.0 0.0.0.255
第四步：定义合法IP地址池
Router(config)#ip nat pool test0 61.159.62.130 61.159.62.190 network 255.255.255.192
第五步：指定网络地址转换映射
Router(config)#ip nat inside source list 1 pool test0
第六步：在内部和外部端口上启用NA T
Router(config)#Interface serial 0/0
Router(config-if)#Ip nat outside
Router(config)#Interface fastethernet 0/0
Router(config-if)#Ip nat inside
PA T配置
第一步：设置外部端口IP地址
Router(config)#interface serial 0/0
Router(config-if)#ip address 61.159.62.129 255.255.255.192
第二步：设置内部端口IP地址
Router(config)#interface FastEthernet 0/0
Router(config-if)#ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
第三步：定义内部网络中允许访问外部的访问控制列表
Router(config)#access-list 1 permit 10.1.1.0 0.0.0.255
第四步：定义合法IP地址池
Router(config)#ip nat pool onlyone 61.159.62.130 61.159.62.130 netmask 255.255.255.248 第五步：指定网络地址转换映射
Router(config)#ip nat inside source list 1 pool onlyone overload
第六步：在内部和外部端口上启用NA T
Router(config)#interface serial 0/0
Router(config-if)#ip nat outside
Router(config)#interface fastethernet 0/0
Router(config-if)#ip nat inside
NA T网络地址转换的3种实现方式：
1、静态NAT(一对一)
2、动态NAT(多对多)
3、端口多路复用PAT(多对一)
1、静态配置
(1)配置外部接口IP地址
(2)配置内部接口IP 地址
(3)在内部局部和内部全局地址之间建立地址转换
router(config)#ip nat inside source static local-ip global-ip
(4)在内外部接口上启用NAT
router(config)#int s0/0
router(config-if)# ip nat outside
router(config)#int f0/0
router(config-if)# ip nat inside
2、动态NAT配置
(1)(2)与静态配置相同
(3)定义内部网络中允许访问外部网络的访问控制列表
router(config)#access-list access-list-number permit source source-wildcard
router(config)#access-list 1 permit 192.168.100.0 0.0.0.255
(4)定义合法的IP地址池
router(config)#ip nat pool pool-name start-ip end-ip {netmask netmask|prefix-length prefix-length } [type rotary]
netmask：表示子网掩码
prefix-length：表示网络前缀
type rotary (可选):地址池中的地址为循环使用
router(config)#ip nat pool test 61.159.62.130 61.159.62.132 netmask 255.255.255.192
(5)实现网络地址转换
router(config)#ip nat inside source list access-list-number pool pool-name
router(config)#ip nat inside source list 1 pool test
(6)在内外部接口上启用NAT
3、PAT端口多路复用，就是把多个内部地址转化为一个外部地址（通过端口来区别）。
这个外部地址可以是定义的只包括一个地址的地址池；也可以是使用外部接口的ip地址。
方法一：使用一个外部全局地址
（3）定义内部访问列表
router(config)#access-list 1 permit 10.1.1.0 0.0.0.255
（4）定义合法地址池
router(config)#ip nat pool onlyone 61.159.62.130 61.159.62.130 netmask 255.255.255.248
因为只有一个地址，所以地址池的起始地址与终止地址相同
（5）设置复用动态IP地址转换：
router(config)#ip nat inside source list access-list-number pool pool-name overload
router(config)#ip nat inside source list 1 pool onlyone overload
方法二：使用路由器外部接口地址
（5）设置复用动态IP地址转换：
router(config)#ip nat inside source list 1 interface s0/0 overload。