這里寫目錄標題

• 為什么需要NAT
• NAT的特點
• NAT的實現方式

         靜(jing)態NAT

         動態(tai)NAT

         NAPT

• NAT技術的優缺點

         優點

         缺點

NAT協議是將IP數據報頭中的IP地址轉換為另外一個IP地址的過程， 主要用于實現私有網絡訪問公有網絡的功能。這種通過使用少(shao)量的(de)IP地(di)址(zhi)代表較多的(de)私有IP地(di)址(zhi)的(de)方式(shi)，將有助于減(jian)少(shao)IP地(di)址(zhi)空間的(de)枯竭(jie)。

為什么需要NAT

IPv4地(di)(di)(di)址(zhi)(zhi)隨著用戶的(de)(de)(de)增多壓力不斷(duan)增大(da)，但是每一個(ge)路由(you)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)IP地(di)(di)(di)址(zhi)(zhi)下面都(dou)有(you)很多的(de)(de)(de)私有(you)地(di)(di)(di)址(zhi)(zhi)，外部消(xiao)息只需(xu)要找到(dao)這(zhe)個(ge)路由(you)器(qi)(qi)，這(zhe)個(ge)路由(you)器(qi)(qi)把消(xiao)息找到(dao)真正目(mu)的(de)(de)(de)主(zhu)機傳遞(di)給它即可(ke)(ke)。每一個(ge)路由(you)器(qi)(qi)都(dou)可(ke)(ke)以分配很多私有(you)地(di)(di)(di)址(zhi)(zhi)，并且不同路由(you)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)私有(you)地(di)(di)(di)址(zhi)(zhi)可(ke)(ke)以重復，通過這(zhe)種地(di)(di)(di)址(zhi)(zhi)轉換(huan)，能夠大(da)大(da)增加地(di)(di)(di)址(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)容量。

私有地址有三種：

①10.0.0.0~10.255.255.255/8

②172.16.0.0~172.31.255.255/12

③192.168.0.0~192.168.255.255/16

這(zhe)些地址可以在(zai)任何組織或企業內(nei)部(bu)使用，和其他(ta)Internet地址的區別(bie)就是，僅(jin)能(neng)在(zai)內(nei)部(bu)使用，不能(neng)作為(wei)全球路由地址。

對于有(you)Internet訪(fang)問(wen)需求(qiu)而內部(bu)又(you)使用私(si)有(you)地(di)址(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)網(wang)(wang)絡，就要在(zai)(zai)組(zu)織的(de)(de)(de)出(chu)口(kou)位置部(bu)署(shu)NAT網(wang)(wang)關(guan)(guan)，在(zai)(zai)報文(wen)離開私(si)網(wang)(wang)進入Internet時，將源IP替換為(wei)公網(wang)(wang)地(di)址(zhi)(zhi)，通常是出(chu)口(kou)設(she)備(bei)的(de)(de)(de)接(jie)口(kou)地(di)址(zhi)(zhi)。一(yi)個對外的(de)(de)(de)訪(fang)問(wen)請(qing)求(qiu)在(zai)(zai)到(dao)達目(mu)標(biao)以后，表現為(wei)由本組(zu)織出(chu)口(kou)設(she)備(bei)發起，因此被請(qing)求(qiu)的(de)(de)(de)服(fu)(fu)務(wu)端可將響(xiang)(xiang)應(ying)由Internet發回(hui)出(chu)口(kou)網(wang)(wang)關(guan)(guan)。出(chu)口(kou)網(wang)(wang)關(guan)(guan)再將目(mu)的(de)(de)(de)地(di)址(zhi)(zhi)替換為(wei)私(si)網(wang)(wang)的(de)(de)(de)源主(zhu)機地(di)址(zhi)(zhi)，發回(hui)內部(bu)。這樣一(yi)次由私(si)網(wang)(wang)主(zhu)機向公網(wang)(wang)服(fu)(fu)務(wu)端的(de)(de)(de)請(qing)求(qiu)和響(xiang)(xiang)應(ying)就在(zai)(zai)通信兩端均無(wu)感知的(de)(de)(de)情況下完成(cheng)了(le)。依(yi)據這種模型，數(shu)量龐大的(de)(de)(de)內網(wang)(wang)主(zhu)機就不再需要公有(you)IP地(di)址(zhi)(zhi)了(le)。NAT的(de)(de)(de)轉換示意圖如下所示：

NAT的特點

NAT有以下特點：

• 網絡被分為私網和公網兩個部分，NAT網關設置在私網到公網的路由出口位置，雙向流量必須都要經過NAT網關；
• 網絡訪問只能先由私網側發起，公網無法主動訪問私網主機；
• NAT網關在兩個訪問方向上完成兩次地址的轉換或翻譯，出方向做源信息替換，入方向做目的信息替換；
• NAT網關的存在對通信雙方是保持透明的；
• NAT網關為了實現雙向翻譯的功能，需要維護一張關聯表，把會話的信息保存下來。

NAT的實現方式

NAT的實現(xian)方式(shi)有三種，即(ji)靜態NAT、動(dong)態NAT和NAPT。

靜態NAT

如果一(yi)個(ge)(ge)(ge)內(nei)(nei)部(bu)主機(ji)唯(wei)一(yi)占用一(yi)個(ge)(ge)(ge)公(gong)網(wang)(wang)(wang)IP，這種方(fang)式(shi)被(bei)稱為(wei)一(yi)對一(yi)模型。此種方(fang)式(shi)下(xia)，轉換上層協議就是不必要的，因為(wei)一(yi)個(ge)(ge)(ge)公(gong)網(wang)(wang)(wang)IP就能(neng)唯(wei)一(yi)對應(ying)一(yi)個(ge)(ge)(ge)內(nei)(nei)部(bu)主機(ji)。顯然(ran)，這種方(fang)式(shi)對節約(yue)公(gong)網(wang)(wang)(wang)IP沒有太大(da)意義，主要是為(wei)了實(shi)(shi)現(xian)一(yi)些特殊的組網(wang)(wang)(wang)需求。比如用戶(hu)希望隱(yin)藏內(nei)(nei)部(bu)主機(ji)的真實(shi)(shi)IP，或者(zhe)實(shi)(shi)現(xian)兩個(ge)(ge)(ge)IP地址重疊(die)網(wang)(wang)(wang)絡的通信。

動態NAT

它能(neng)夠(gou)將未注(zhu)冊的IP地(di)址映(ying)射(she)到(dao)注(zhu)冊IP地(di)址池中的一個地(di)址。不(bu)像使(shi)用靜態(tai)NAT那樣(yang)，你(ni)無需靜態(tai)地(di)配置(zhi)路由器，使(shi)其將每個內部(bu)地(di)址映(ying)射(she)到(dao)一個外部(bu)地(di)址，但必須有足(zu)夠(gou)的公有因特網(wang)IP地(di)址，讓連接到(dao)因特網(wang)的主(zhu)機都(dou)能(neng)夠(gou)同時發送和(he)接收(shou)分組。

NAPT

通過使用NAPT，只需使用一個公網ip地址，就可將數千名用戶連接到因特網。其核心之處就在于利用端口號實現公網和私網的轉換。

面對私網(wang)(wang)內部(bu)(bu)數(shu)量龐大的(de)(de)(de)(de)主(zhu)機，如果(guo)NAT只進行(xing)IP地址的(de)(de)(de)(de)簡單替換，就會(hui)產(chan)生一(yi)(yi)個(ge)(ge)問題：當有多(duo)個(ge)(ge)內部(bu)(bu)主(zhu)機去(qu)訪問同(tong)(tong)一(yi)(yi)個(ge)(ge)服(fu)務器(qi)時(shi)，從返(fan)回的(de)(de)(de)(de)信息不足以(yi)區分響應(ying)應(ying)該(gai)轉(zhuan)發到(dao)哪個(ge)(ge)內部(bu)(bu)主(zhu)機。此時(shi)，需(xu)要NAT設備根(gen)據傳(chuan)輸(shu)層(ceng)(ceng)信息或(huo)其(qi)他上(shang)層(ceng)(ceng)協(xie)議(yi)去(qu)區分不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)會(hui)話，并且(qie)可(ke)能要對上(shang)層(ceng)(ceng)協(xie)議(yi)的(de)(de)(de)(de)標(biao)識進行(xing)轉(zhuan)換，比如TCP或(huo)UDP端口(kou)號。這樣NAT網(wang)(wang)關就可(ke)以(yi)將不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)內部(bu)(bu)連接(jie)訪問映(ying)射到(dao)同(tong)(tong)一(yi)(yi)公(gong)網(wang)(wang)IP的(de)(de)(de)(de)不同(tong)(tong)傳(chuan)輸(shu)層(ceng)(ceng)端口(kou)，通過這種(zhong)方(fang)式(shi)實現公(gong)網(wang)(wang)IP的(de)(de)(de)(de)復(fu)用和解復(fu)用。這種(zhong)方(fang)式(shi)也被稱為(wei)(wei)端口(kou)轉(zhuan)換PAT、NAPT或(huo)IP偽裝，但更多(duo)時(shi)候直接(jie)被稱為(wei)(wei)NAT，因(yin)為(wei)(wei)它是(shi)最典型的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)應(ying)用模式(shi)。

舉個例子，客戶(hu)端(duan)(duan)172.18.250.6和(he)百(bai)(bai)度服(fu)務(wu)器(qi)202.108.22.5通信，172.18.250.6發(fa)送(song)數(shu)(shu)據時，先轉換為219.155.6.240:1723（任意(yi)>1024的(de)隨機端(duan)(duan)口），然后(hou)(hou)再利用這(zhe)個身份發(fa)送(song)數(shu)(shu)據給百(bai)(bai)度服(fu)務(wu)器(qi)，然后(hou)(hou)百(bai)(bai)度服(fu)務(wu)器(qi)回應數(shu)(shu)據并發(fa)送(song)給219.155.6.240:1723，NAT網關檢(jian)查自(zi)己的(de)關聯表，意(yi)識到這(zhe)是自(zi)己地私網中172.18.250.6的(de)數(shu)(shu)據包，然后(hou)(hou)把這(zhe)個數(shu)(shu)據發(fa)送(song)給客戶(hu)端(duan)(duan)

也就是說(shuo)，我(wo)們利用端口(kou)號(hao)的唯(wei)一性(xing)實現了(le)公網ip轉換(huan)為私網ip的這(zhe)一步。NAPT能夠使用傳輸(shu)層端口(kou)號(hao)來(lai)標(biao)識主(zhu)機，因此，從理論上說(shuo)，最多可讓大(da)約65000臺主(zhu)機共用一個公有IP地址(zhi)。

NAT技術的優缺點

優點

1. 節省合法的公有ip地址。
2. 地址重疊時，提供解決辦法。

缺點

1. 由于內網是私有IP，所以不能直接從公網訪問內部網絡服務。
2. 有一些應用程序雖然是用A端口發送數據的，但卻要用B端口進行接收，不過NAT設備翻譯時卻不知道這一點，它仍然建立一條針對A端口的映射，結果對方響應的數據要傳給B端口時，NAT設備卻找不到相關映射條目而會丟棄數據包。

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