NAT网络地址转换

Posted 2020-11-04

NAT网络地址转换（一）

1. 简介

   NAT英文全称是“Network Address Translation”，中文意思是“网络地址转换”，它是一个IETF(Internet Engineering Task Force, Internet工程任务组)标准，允许一个整体机构以一个公用IP（Internet Protocol）地址出现在Internet上。顾名思义，它是一种把内部私有网络地址（IP地址）翻译成合法网络IP地址的技术。因此我们可以认为，NAT在一定程度上，能够有效的解决公网地址不足的问题。

2. 分类

NAT有三种类型：静态NAT(Static NAT)、动态地址NAT(Pooled NAT)、网络地址端口转换NAPT（Port-Level NAT）。

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(Port address Translation,PAT)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，Port Address Translation).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。

相关实验

• 静态地址转换

实验拓扑图

其中c3是公网的一台pc机，实验的要求：实现c3能够和c1、c2互连互通

sw#conf t        //进入全局模式
sw(config)#no ip routing   //关闭路由功能
sw(config)#int f1/0   //进入f1/0的接口模式
sw(config-if)#speed 100
sw(config-if)#duplex full   //设置双工匹配

R1#conf t    //进入全局模式 
R1(config)#int f0/1     //进入f0/1的接口模式 
R1(config-if)#speed 100
R1(config-if)#duplex full    //配置双工匹配
R1(config-if)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no shut       //配置IP地址并且开启接口
R1(config-if)#exit
R1(config)#int f0/0         //进入f0/0的接口模式
R1(config-if)#ip add 12.0.0.1 255.255.255.0    
R1(config-if)#no shut      //配置IP地址并且开启接口
R1(config)#exit    

R1（config)#ip nat inside source static 192.168.1.2 12.0.0.3    //将内部局部地址192.168.1.2转换为内部全局地址12.0.0.3
R1（config)#ip nat inside source static 192.168.1.3 12.0.0.4   //将内部局部地址192.168.1.3转换为内部全局地址12.0.0.4
R1（config)#int f0/1
R1（config-if)#ip nat inside    //设置应用入口为f0/1
R1（config)#int f0/0
R1（config-if)#ip nat outside   //设置应用出口为f0/0
R1（config-if)#end             //退回特权模式
R1#debug ip nat                //启用抓包

此时用GNS3上的vpcs为三台pc机配置IP地址，然后用pc1 ping 接pc3

这里显示的s=192.168.1.2->12.0.0.3.d=12.0.0.2,就是NAT转换地址的过程，把局域网的私网地址192.168.1.2转换为内部全局地址12.0.0.3，然后进行与12.0.0.2（公网地址）的互通

pc2 ping 接pc3

这里通过nat的地址转换就实现了互连互通了

• 动态地址转换

实验拓扑图

这里和静态地址转换不同的是可以设置一个地址池，然后转换时在地址池里选取相应的地址进行转换

sw#conf t          //进入全局配置模式
sw(config)#no ip routing     //关闭路由功能
sw(config)#int f1/0          //进入f1/0的接口模式
sw(config-if)#speed 100
sw(config-if)#duplex full      //设置双工匹配

下面配置路由器R1

R1#conf t          //进入全局配置模式
R1(config)#int f0/0     //进入f0/0的接口配置模式
R1(config-if)#speed 100
R1(config-if)#duplex full     //设置双工匹配
R1(config-if)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no shut        //配置IP地址（局域网的网关）并开启接口
R1(config-if)#exit
R1(config)#int f0/1            //进入f0/1的接口配置模式
R1(config-if)#ip add 12.0.0.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no shut           //配置IP地址（外网网关）开启接口
R1(config-if)#exit
R1(config)#access-list 1 permit 192.168.1.0 0.0.0.255        //设置局域网中允许访问公网的acl（访问控制列表）
R1(config)#ip nat pool abc 12.0.0.3 12.0.0.6 netmask 255.255.255.0    //定义合法的公网IP地址池
R1(config)#ip nat inside source list 1 pool abc    //实现网络地址的转换
R1(config)#int f0/0 
R1(config-if)#ip nat inside       //设置应用入口为f0/0
R1(config)#int f0/1
R1(config-if)#ip nat outside      //设置应用出口为f0/1
R1(config-if)#end           //退回特权模式
R1#debug ip nat             //启用抓包

此时同样的使用vpcs配置pc机的IP地址

用pc1 ping 接 pc3

这里的转换过程可以看到192.168.1.2先转换为内部全局地址12.0.0.3（地址池开始的第一个地址）

用pc2 ping 接 pc3

下面这里可以看到转换为12.0.0.4（合法的IP地址池的第二个IP地址)

这里就是NAT地址转换的前两个实验