NAT 网络地址转换
网络地址转换协议NAT详解
网络地址转换协议NAT详解网络地址转换（Network Address Translation，NAT）是一种在计算机网络中向本地网络中的多个主机分配多个公共IP地址的技术。
NAT技术在IPv4网络中得到广泛应用，它的主要用途是使本地网络能够共享有限的公共IP地址。
NAT将私有IP地址转换为公共IP地址，使得内网中的多台计算机可以通过共享公共IP地址与公网进行通信。
NAT技术在路由器上实现，它会维护一个地址转换表，记录着内部主机与外部网络之间的映射关系。
NAT可以实现以下功能：1.IP地址转换：NAT通过将内网中的私有IP地址转换为合法的公共IP地址，实现内网与外网之间的通信。
2.IP地址共享：通过使用NAT，多个内部主机可以共享一个公共IP 地址，减少了公共IP地址的消耗。
3.安全性增强：NAT可以隐藏内网主机的真实IP地址，外部网络无法直接访问内网主机，从而提高了网络的安全性。
4.端口转换：NAT还可以实现端口转换，使得多个内网主机可以使用同一个公共IP地址与外部网络进行通信。
NAT的工作原理如下：1.内网主机向外网发送数据包时，数据包中的源IP地址会被NAT路由器替换为公共IP地址。
2.NAT路由器在转发数据包之前，将原始源IP地址和端口加入地址转换表，并为该连接分配一个公共IP地址和端口。
3.当外部主机回复数据包时，数据包中的目标IP地址是公共IP地址，NAT路由器会根据地址转换表将数据包转发给对应的内网主机。
4.NAT路由器会周期性地检查地址转换表中的转换规则是否过期，并删除不再活跃的连接。
尽管NAT在一定程度上解决了IPv4地址枯竭的问题，但也带来了一些问题和限制：1.限制了网络应用：由于NAT对于网络应用的支持不完全，一些对于特定端口或协议的网络应用可能无法正常工作。
2.不利于点对点连接：NAT增加了网络通信的复杂性，不利于建立点对点的连接。
3. 不支持IPSec：由于NAT会修改IP报文的源IP地址，导致与IPSec等加密协议不兼容。
实验11：NAT(网络地址转换)配置
实验11：NAT（网络地址转换）配置一、实验目的熟悉IP 地址的划分及网络子网掩码的计算；熟悉NAT 转换的原理；基于NAT，实现内网主机访问外网服务。
二、实验环境packet tracer 5.0三、实验拓扑四、NAT 介绍网络地址转换(NAT,Network Address Translation)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。
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 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 地址对是不确定的，而是随机的，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。
NAT地址转换原理及配置解读
NAT地址转换原理及配置解读NAT（Network Address Translation），即网络地址转换，是一种将私有IP地址转换为公有IP地址的技术。
NAT的基本原理是在路由器上创建一个连接表，用于记录内部网络的私有IP地址与外部网络的公有IP地址之间的映射关系。
当内部网络中的主机访问外部网络时，路由器会根据连接表进行地址转换，将内部主机的私有IP地址转换为公有IP地址，然后将数据包转发到外部网络中。
当外部网络返回数据包时，路由器将根据连接表中的映射关系将数据包转发到相应的内部主机。
NAT的主要作用是解决IPv4地址不足的问题，通过将私有IP地址与公有IP地址进行映射，可以节省公有IP地址的使用并且增加了网络的安全性。
同时，NAT还可以提供端口转换功能，使得多个内部主机可以共享同一个公有IP地址。
NAT的配置主要包括以下几个方面：1.内部网络的设置：首先需要确定内部网络所使用的私有IP地址范围，一般常用的私有IP地址范围为10.0.0.0/8、172.16.0.0/12和192.168.0.0/16、然后，在路由器上通过配置虚拟局域网（VLAN）或子接口，将内部网络划分为多个子网，每个子网可以使用独立的私有IP地址范围。
2. NAT转换规则的配置：在路由器上需要配置NAT转换规则，以确定内部网络的私有IP地址与外部网络的公有IP地址之间的映射关系。
常用的NAT转换规则包括静态NAT（Static NAT）、动态NAT（Dynamic NAT）和网络地址端口转换（Network Address Port Translation，NAPT）。
-静态NAT是一种一对一的地址转换，将内部主机的私有IP地址与外部网络的公有IP地址进行固定映射。
配置静态NAT时，需要指定内部主机的私有IP地址和对应的外部网络的公有IP地址。
-动态NAT是一种一对多的地址转换，将内部主机的私有IP地址动态映射到外部网络的公有IP地址池中的一个IP地址。
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。
NAT协议解析网络地址转换的原理与实现
NAT协议解析网络地址转换的原理与实现NAT（Network Address Translation）即网络地址转换，是一种常见的网络协议，用于解决IPv4地址不足的问题。
本文将对NAT协议的原理和实现进行解析。
一、NAT协议原理NAT协议主要通过将内部网络的私有IP地址与外部网络的公有IP 地址进行映射，实现内外网络互通。
其主要原理可以分为三个步骤：1. 内部地址转换：当内部网络中的主机发送请求到外部网络时，NAT会将源IP地址和端口号替换为公有IP地址和新的端口号。
通过这种替换，外部网络只能看到公有IP地址，而不知道内部网络的具体地址。
2. 端口转换：为了实现多个内部主机共享一个公有IP地址，NAT 会使用不同的端口号来区分内部主机。
当外部网络返回数据包时，NAT会根据端口号将数据包转发给相应的内部主机。
3. 状态维护：NAT会记录内部主机与外部网络的通信状态，并保存在转换表中。
通过维护这个表，NAT可以正确地将外部网络返回的数据包转发给内部主机。
二、NAT协议实现为了实现NAT协议，需要使用NAT设备，该设备可以是路由器、防火墙或专用的NAT设备。
下面将介绍NAT协议的实现方式：1. 静态NAT：静态NAT是指通过手动配置将内部网络的私有IP地址映射到外部网络的公有IP地址。
这种方式适用于只有少量内部主机需要提供对外服务的情况。
静态NAT的好处是映射关系稳定，但缺点是对于大规模网络不够灵活。
2. 动态NAT：动态NAT是指根据内部主机的需求动态地将私有IP 地址映射到公有IP地址。
动态NAT通过使用端口转换来区分不同的内部主机。
这种方式可以灵活地为不同的内部主机提供服务，但代价是会引入一定的延迟。
3. PAT（Port Address Translation）：PAT是一种特殊的动态NAT，通过使用不同的端口号映射多个内部主机。
PAT最常见的应用场景是家庭网络共享一个公有IP地址。
通过PAT，家庭中的每台设备都可以使用同一个公有IP地址与外部网络通信，而且外部网络无法直接访问这些设备。
NAT网络地址转换
NAT⽹络地址转换⼀、NAT基本概念1）技术背景IPv4地址已经耗尽。
局域⽹⽤户普遍使⽤私有IPv4地址，如何访问公⽹。
局域⽹中使⽤私有IPv4地址的服务器如何对公⽹提供服务。
若需要对外隐藏内⽹的IP，同时内⽹的特定服务器⼜需对外提供服务该如何实现。
2）公⽹IP地址及私有IP地址公⽹地址：公⽹地址是指可以在Internet上使⽤的地址。
为保证整个Internet内的IP地址的唯⼀性，公⽹地址由IANA（Internet Assigned Number Authority）这个国际组织负责分配。
⼀台⽹络设备如果需要使⽤公⽹地址，就必须向ISP（Internet Service Provider）或注册中⼼申请。
私有地址：为了满⾜⼀些实验室、公司或其他组织的独⽴于Internet之外的私有⽹络的需求，RFCA（Requests For Comment）1918为私有使⽤留出了三个IP地址段。
私有地址不能在Internet上被分配，因⽽可以不必申请就可以⾃由使⽤。
私有IPv4地址空间A类10.0.0.010.255.255.255（10.0.0.0/8）B类172.16.0.0172.31.255.255（172.16.0.0/12）C类192.168.0.0192.168.255.255（192.168.0.0/16）3）什么是NATNAT（Network Address Translator）的主要原理是通过解析IP报⽂头部，⾃动替换报⽂头中的源地址或⽬的地址，实现私⽹⽤户通过私⽹IP访问公⽹的⽬的。
私⽹IP转换为公⽹IP的过程对⽤户来说是透明的。
4）NAT的优缺点优点缺点缓解公⽹地址紧缺问题存在转发延迟解决IP地址冲突或重叠的问题端到端寻址变得困难⽹络扩展性更⾼，本地控制也更容易某些应⽤不⽀持NAT内⽹结构及相关操作对外变得不可见NAT产⽣的表项需占⽤设备的内存空间增加了安全性设备性能问题5）NAT类型源IP地址转换（Source IP address-based NAT）No-Port 地址转换（No-PAT）⽹络地址及端⼝转换（NAPT）⽬的IP地址转换（Destination IP address-based NAT）:NAT Server⽬的NAT（5.1）NAT类型1：No-PATNAT No-PAT也可以称为“⼀对⼀地址转换”，在地址转换过程中，数据包的源IP地址由私⽹地址转换为公⽹地址，但端⼝号不做转换。
利用网络地址转换NAT实现内外网互通
利用网络地址转换NAT实现内外网互通网络地址转换（NAT）是一种通信协议，用于在私有网络和公共网络之间建立连接，从而实现内外网的互通。
NAT的作用是将私有网络中的IP地址转换为可以在公共网络上识别的外部IP地址，以实现内网和外网的通信。
本文将介绍如何利用NAT技术实现内外网互通，并讨论NAT的优点和缺点。
一、NAT的原理和功能网络地址转换（NAT）是一种在网络层对IP地址进行转换的技术。
它通过将私有IP地址转换为公共IP地址，使得私有网络中的主机可以和公共网络中的主机进行通信。
NAT的主要功能包括以下几点：1. IP地址转换：NAT将内网的私有IP地址转换为公共网络中的公共IP地址，以实现内外网之间的通信。
2. 端口转换：NAT可以将内网主机的端口映射到公共网络中的端口，以实现多个内网主机通过同一个公共IP地址访问公共网络。
3. 地址映射：NAT会为内网主机分配一个唯一的公共IP地址，使得内网主机可以在公共网络中被识别和访问。
二、利用NAT实现内外网互通的步骤实现内外网的互通需要按照以下步骤进行配置：1. 配置NAT设备：首先，需选择合适的NAT设备作为网关，该设备负责将内网的IP地址转换为公共网络的IP地址。
配置NAT设备需要指定内网和外网的接口，并设置相应的IP地址、子网掩码和网关信息。
2. 配置内网主机：将内网主机连接到NAT设备的内网接口，并对主机进行相应的IP地址配置。
内网主机的IP地址应与NAT设备内网接口位于同一子网。
3. 配置网络策略：根据需求配置网络策略，允许或限制内网主机与公共网络中的主机进行通信。
网络策略规定了内外网之间的访问规则，可以根据需求设置相应的端口映射、访问限制等。
4. 测试网络连通性：配置完成后，进行网络连通性测试，确保内网主机可以正常访问外部网络资源，以及外部网络可以访问内网主机。
如有问题，可通过诊断工具进行故障排查。
三、NAT的优点和局限性NAT技术作为实现内外网互通的关键技术，具有以下几个优点：1. 节省IP地址：通过NAT技术，可以将多个内网主机映射到一个公共IP地址上，有效节省了IP地址资源的使用。
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NAT（Network Address Translation，网络地址转换）是将IP数据报头中的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网IP地址代表较多的私网IP地址的方式，将有助于减缓可用IP地址空间的枯竭。
私网IP地址是指内部网络或主机的IP地址，公网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最初的设计目的是用于实现私有网络访问公共网络的功能，后扩展到实现任意两个网络间进行访问时的地址转换应用，本文中将这两个网络分别称为内部网络（内网）和外部网络（外网），通常私网为内部网络，公网为外部网络。
内网用户主机PC（192.168.1.3）向外网服务器（1.1.1.2）发送的IP报文通过NAT设备。
●
NAT设备查看报头内容，发现该报文是发往外网的，将其源IP地址字段的私网地址192.168.1.3转换成一个可在Internet上选路的公网地址20.1.1.1，并将该报文发送给外网服务器，同时在NAT设备的网络地址转换表中记录这一映射。
●
外网服务器给内网用户发送的应答报文（其初始目的IP地址为20.1.1.1）到达NAT设备后，NAT设备再次查看报头内容，然后查找当前网络地址转换表的记录，用内网私有地址192.168.1.3替换初始的目的IP地址。
上述的NAT过程对终端（如图中的Host和Server）来说是透明的。
对外网服务器而言，它认为内网用户主机的IP地址就是20.1.1.1，并不知道有192.168.1.3这个地址。
因此，NAT “隐藏”了企业的私有网络。
地址转换的优点在于，在为内部网络主机提供了“隐私”保护的前提下，实现了内部网络的主机通过该功能访问外部网络的资源。
但它也有一些缺点：
●
由于需要对数据报文进行IP地址的转换，涉及IP地址的数据报报文的报头不能被加密。
在
应用协议中，如果报文中有地址或端口需要转换，则报文不能被加密。
例如，不能使用加密的FTP连接，否则FTP协议的port命令不能被正确转换。
●
网络调试变得更加困难。
比如，某一台内部网络的主机试图攻击其它网络，则很难指出究竟哪一台主机是恶意的，因为主机的IP地址被屏蔽了。
地址转换控制
在实际应用中，我们可能希望某些内部网络的主机可以访问外部网络，而某些主机不允许访问，即当NAT设备查看IP数据报文的报头内容时，如果发现源IP地址属于禁止访问外部网络的内部主机，它将不进行地址转换。
另外，也希望只有指定的公网地址才可用于地址转换。
设备可以利用ACL（Access Control Limit，访问控制列表）和地址池来对地址转换进行控制。
●
访问控制列表可以有效地控制地址转换的使用范围，只有满足访问控制列表规则的数据报文才可以进行地址转换。
●
地址池是用于地址转换的一些连续的公网IP地址的集合，它可以有效地控制公网地址的使用。
用户可根据自己拥有的合法IP地址数目、内部网络主机数目以及实际应用情况，定义合适的地址池。
在地址转换的过程中，NAT设备将会从地址池中挑选一个IP地址作为数据报文转换后的源IP地址。
NAT实现
基本地址转换
从的地址转换过程可见，当内部网络访问外部网络时，地址转换将会选择一个合适的外部地址，来替代内部网络数据报文的源地址。
中是选择NAT设备出接口的IP地址（公网IP地址）。
这样所有内部网络的主机访问外部网络时，只能拥有一个外部网络的IP地址，因此，这种情况同时只允许最多有一台内部网络主机访问外部网络。
当内部网络的多台主机并发的要求访问外部网络时，NAT也可实现对并发性请求的响应，允许NAT设备拥有多个公有IP地址。
当第一个内网主机访问外网时，NAT选择一个公有地址IP1，在地址转换表中添加记录并发送数据报；当另一内网主机访问外网时，NAT选择另一个公有地址IP2，以此类推，从而满足了多台内网主机访问外网的请求。
NAT设备拥有的公有IP地址数目要远少于内部网络的主机数目，因为所有内网主机并不会同时访问外网。
公有IP地址数目的确定，应根据网络高峰期可能访问外网的内网主机数目的统计值来确定
NAPT
NAPT（Network Address Port Translation，网络地址端口转换）是基本地址转换的一种变形，它允许多个内部地址映射到同一个公有地址上，也可称之为“多对一地址转换”。
NAPT同时映射IP地址和端口号：来自不同内部地址的数据报的源地址可以映射到同一外部地址，但它们的端口号被转换为该地址的不同端口号，因而仍然能够共享同一地址，也就是“私有地址＋端口号”与“公网IP地址＋端口号”之间的转换
三个带有内部地址的数据报文到达NAT设备，其中报文1和报文2来自同一个内部地址但有不同的源端口号，报文1和报文3来自不同的内部地址但具有相同的源端口号。
通过NAPT 映射，四个数据报的源IP地址都被转换到同一个外部地址，但每个数据报都被赋予了不同的源端口号，因而仍保留了报文之间的区别。
当各报文的回应报文到达时，NAT设备网关仍能够根据回应报文的目的地址和端口号来区别该报文应转发到的内部主机。
采用NAPT可以更加充分地利用IP地址资源，实现更多内部网络主机对外部网络的同时访问。
3. 内部服务器NAT隐藏了内部网络的结构，具有“屏蔽”内部主机的作用，但是在实际应用中，可能需要给外部网络提供一个访问内网主机的机会，如给外部网络提供一台Web服务器，或是一台FTP服务器。
NAT设备提供的内部服务器功能，就是通过静态配置“公网IP地址＋端口号”与“私网IP 地址＋端口号”间的映射关系，实现公网IP地址到私网IP地址的“反向”转换。
例如，可以将20.1.1.1:8080配置为内网某Web服务器的外部网络地址和端口号供外部网络访问。
外部网络用户访问内部网络服务器的数据报文经过NAT设备时，NAT设备根据报文的目的地址查找地址转换表项，将访问内部服务器的请求报文的目的IP地址和端口号转换成内部服务器的私有IP地址和端口号。
当内部服务器回应该报文时，NAT设备再根据已有的地址映射关系将回应报文的源IP地址和端口号转换成公网IP地址和端口号。
4. DNS mapping一般情况下，DNS服务器和访问私网服务器的用户都在公网，通过在NAT
设备的公网接口上配置内部服务器，可以将公网地址、端口等信息映射到私网内的服务器上，使得公网用户可以通过内部服务器的域名或公网地址来访问内部服务器。
但是，如果DNS 服务器在公网，私网用户希望通过域名来访问私网的Web服务器，则会由于DNS服务器向私网用户发送的响应报文中包含的是私网服务器的公网地址，而导致收到响应报文的私网用户无法利用域名访问私网服务器。
通过在设备上配置DNS mapping可以解决该问题。
DNS mapping功能是指，通过配置“域名+公网IP地址+公网端口号+协议类型”的映射表，建立内部服务器域名与内部服务器公网信息的对应关系。
在配置了NAT的接口上，设备检查接收到的DNS响应报文，根据报文中的域名查找用户配置的DNS mapping映射表，并根据表项内的“公网地址+公网端口+协议类型”信息查找内部服务器地址映射表中该信息对应的私网地址，替换DNS查询结果中的公网地址。
这样，私网用户收到的DNS响应报文中就包含了要访问的内部服务器的私网地址，也就能够使用内部服务器域名访问同一私网内的内部服务器。
5. Easy IPEasy IP功能是指进行地址转换时，直接使用接口的外网IP地址作为转换后的源地址，能够最大程度的节省IP地址资源。
它也可以利用访问控制列表控制哪些内部地址可以进行地址转换。
6. NAT支持的特殊协议NAT不仅实现了一般的地址转换功能，同时提供了完善的地址转换ALG （Application Layer Gateway，应用级网关）机制，使其可以支持一些特殊的应用协议，而不需要对NAT平台进行任何的修改，具有良好的可扩充性。
这些特殊协议的报文载荷里携带了地址或端口信息，该信息也可能需要进行地址转换。
可支持的特殊协议包括：FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）、ICMP（Internet Control Message Protocol，因特网控制消息协议）、DNS（Domain Name System，域名系统）、ILS（Internet Locator Service，Internet定位服务）、H.323、SIP（Session Initiation Protocol，会话发起协议）、NetMeeting 3.01、NBT（NetBIOS over TCP/IP，基于TCP/IP 的网络基本输入输出系统）等。