网络技术《四》局域网—NAT

Posted 2022-11-25 小韵豆子

一 、局域网

 

局域网是一种私有网络，一般为一个家庭或单位所有，建网、维护以及扩展等较容易，系统灵活性高。

局域网络被广泛用来连接个人计算机和消费类电子设备，使它们能够共享资源和交换信息。其主要特点是：

1. 覆盖的地理范围较小，只在一个相对独立的局部范围内联，如一座或集中的建筑群内。

2. 使用专门铺设的传输介质进行联网，数据传输速率高（10Mb/s～10Gb/s）

3. 通信延迟时间短，可靠性较高

4. 局域网可以支持多种传输介质

局域网的类型很多，若按网络使用的传输介质分类，可分为有线网和无线网；若按网络拓扑结构分类，可分为总线型、星型、环型、树型、混合型等；若按传输介质所使用的访问控制方法分类，又可分为以太网、令牌环网、FDDI网和无线局域网等。其中，以太网是当前应用最普遍的局域网技术。

 

二、有线局域网

有线局域网，简称LAN，使用了各种不同的传输技术。它们大多使用铜线作为传输介质，但也有一些使用光纤。局域网的大小受到限制，这意味着最坏情况下的传输时间也是有界的，并且事先可以知道。了解这些界限有助于网络协议的设计。通常情况下，有线局域网的运行速度在100Mbps到1Gbps之间，延迟很低（微秒或者纳秒级），而且很少发生错误。较新的局域网可以工作在高达10Gbps的速率。和无线网络相比，有线局域网在性能的所有方面都超过了它们。 

许多有线局域网的拓扑结构是以点到点链路为基础的。俗称以太网的IEEE 802.3是迄今为止最常见的一种有线局域网。在交换式以太网中每台计算机按照以太网协议规定的方式运行，通过一条点到点链路连接到一个盒子，这个盒子称为交换机，这就是交换式以太网名字的由来。

 

三、无线局域网

无线局域网，简称WLAN，是在几千米范围内的公司楼群或是商场内的计算机互相连接所组建的计算机网络，一个无线局域网能支持几台到几千台计算机的使用。现如今无线局域网的应用已经越来越多。现在的校园、商场、公司以及高铁都在应用。无线局域网的应用为我们的生活和工作都带来很大的帮助，不仅能够快速传输人们所需要的信息，还能让人们在到联网中的联系更加快捷方便。 

无线局域网近来受到非常大的欢迎，尤其是家庭、旧办公楼、食堂和其他一些安装电缆太麻烦的场地。在这些系统中，每台计算机都有一个无线调制解调器和一个天线，用来与其他计算机通信。在大多数情况下，每台计算机与安装在天花板上的一个设备通信。这个设备，成为接入点、无线路由器或者基站，它主要负责中继无线计算机之间的数据包，还负责中继无线计算机和Internet之间的数据包。 

无线局域网的一个标准称为IEEE 802.11，俗称WIFI，已经非常广泛地使用。 

 

四、NAT

NAT（Network Address Translation，网络地址转换），借助于NAT，私有地址在局域网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。

这种方法需要在路由器上安装NAT软件。装有NAT软件的路由器叫做NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球IP地址（公网IP地址）。这样，所有使用本地地址（私网IP地址）的主机在和外界通信时，都要在NAT路由器上将其本地地址转换成全球IP地址，才能和因特网连接。

另外，这种通过使用少量的全球IP地址（公网IP地址）代表较多的私有IP地址的方式，将有助于减缓可用的IP地址空间的枯竭。

 

 

五、NAT实现方式

NAT的实现方式有三种：Static Nat（静态转换）、Dynamic Nat（动态转换）、OverLoad（端口多路复用）

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地址是一对一的，某个私有IP地址只转换为某个公有IP地址。

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：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），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。