NAT基础

Posted 2020-07-10

任何公网路由器不得拥有私网路由。公网地址全球唯一，而私有地址绝对不可能保证唯一性，首先假设公网路由器能有私网路由，当园区网内网PC使用私有地址192.168.1.100访问公网服务器，报文到达服务器之后服务器给该PC回包时，由于网络中192.168.1.100地址具有不唯一性，而路由器有各种各样的选路原则，回包路径不一定能到达发包PC，导致通信失败。抛开一切不说，光是私网路由的不唯一性这一条就使得私网地址不能在公网上路由，除非做了各种VPN。

园区网外网接口使用从ISP处租用的IP专线获得的公网固定IP地址（可在Internet上路由），内网使用私网地址块，通过园区网出口的公网IP能访问到公网一切开放的资源。有一种技术，当内网PC发包给公网时，园区网网关路由器收到这个报文之后会将源地址字段中PC的IP地址（私网IP）替换为可在公网上路由的公网地址，并且路由器将记录这个转换，当收到公网的回包时查表将地址再转换回去，这个技术就是NAT，至今仍在广泛部署使用，只不过是NAT的升级版--PAT。

A访问B，NAT路由器将A的私有IP地址192.168.2.23转换为公网可路由的IP地址203.10.5.23，当B回包给A时，B的数据包目的IP地址为203.10.5.23，NAT路由器接收到该回包，查NAT转换表，将203.10.5.23转换成设备A的真实IP地址192.168.2.23。由此可以看出，除了NAT路由器外，对于其他的设备来说NAT操作是完全透明的，AB端设备感知不到NAT的存在。

一般只做内网访问外网的NAT，在某些场合下，可以做双向NAT来进行双向地址隐藏.

Cisco将NAT网络划分为inside和outside两部分，内部inside网络通常是企业内网，外部outside通常是公共Internet或ISP，同时将地址划分为本地local和全局global。其中本地地址是本地设备能看得见的地址，外部全局地址是一个相对概念，相对本地来说外部设备能看得见的地址。

综上，地址分类：

IL,Inside Local,内部本地地址：分配给内部设备的地址，这些地址不会被宣告到网络中，是内网发包设备的真实IP，上图中192.168.2.23；

IG,Inside Global,内部全局地址：内部设备被外部网络所知晓的地址，是个转换后的地址，上图中203.10.5.23。所有来自外部设备或相应内部设备的数据包的目的地址都是IG地址；

OG,Outside Global,外部全局地址：要访问的公网IP，上图中B端的真实IP192.31.7.130，本例使用两个私有地址段（无公网）；

OL,Outside Local,外部本地地址外部设备被内部设备所知晓的地址，在上图例子中也是外部全局地址192.168.7.130，若部署了双向 NAT，这个OL地址就是A短的数据包1中的目的地址。

在NAT映射中，IG和IL映射，OG和和OL映射（如果部署双向NAT）

NAT地址表可以是动态表项也可以是静态表项，通过show ip nat translation可查看NAT转换表项。

静态NAT：一对一的转换；

动态NAT：多对多的转换，需要把握好刷新计时器和NAT地址池大小之间的关系；

端口地址转换，PAT也称为NPAT网络地址和端口转换、IP伪装、负载。根据TCP会话是IP地址和端口这个二元组的套接字的包交换原理。

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