代理服务器和NAT技术

Posted 2020-07-13

代理服务器

 

一、概念及功能

 

代理服务器英 文全称是（Proxy Server），其功能就是代理网络用户去取得网络信息。形象的说：它是网络信息的中转站。代理服务器就好象一个大的Cache，这样就能显著提高浏览速 度和效率。更重要的是：Proxy Server（代理服务器）是Internet链路级网关所提供的一种重要的安全功能，主要的功能有:

1、突破自身IP访问限制，访问国外站点。教育网、过去的169网等

2、网络用户可以通过代理访问国外网站。

3、访问一些单位或团体内部资源，如某大学FTP（前提是该代理地址在该资源 的允许访问范围之内），使用教育网内地址段免费代理服务器，就可以用于对教育网开放的各类FTP下载上传，以及各类资料查询共享等服务。

4、突破中国电信的IP封锁：中国电信用户有很多网站是被限制访问的，这种限制是人为的，不同Serve对地址的封锁是不同的。所以不能访问时可以换一个国外的代理服务器试试。

5、提高访问速度：通常代理服务器都设置一个较大的硬盘缓冲区，当有外界的信息通过时，同时也将其保存到缓冲区中，当其他用户再访问相同的信息时， 则直接由缓冲区中取出信息，传给用户，以提高访问速度。

6、隐藏真实IP：上网者也可以通过这种方法隐藏自己的IP，免受攻击。

 

鉴于上述原因，代理服务器大多被用来连接INTERNET都是独立的大型

（国际互联网）和INTRANET（局域网）。在国内，所谓中国多媒体公众信息网和教育网都是独立的大型国家级局域网，是与国际互联网隔绝的。出于各种需要，某些集团或个人在两网之间开设了代理服务器，如果我们知道这些代理服务器的地址，就可以利用它到达国外网站。 

 

（1）设置用户验证和记账功能，可按用户进行记账，没有登记的用户无权通过代理服务器访问Internet网。并对用户的访问时间、访问地点、信息流量进行统计。

(2）对用户进行分级管理，设置不同用户的访问权限，对外界或内部的Internet地址进行过滤，设置不同的访问权限。

(3）增加缓冲器（Cache)，提高访问速度，对经常访问的地址创建缓冲区，大大提高热门站点的访问效率。通常代理服务器都设置一个较大的硬盘缓冲区（可能高达几个GB或更大），当有外界的信息通过时，同时也将其保存到缓冲区中，当其他用户再访问相同的信息时，则直接由缓冲区中取出信息，传给用户，以提高访问速度。

(4）连接内网与Internet，充当防火墙（Firewall）：因为所有内部网的用户通过代理服务器访问外界时，只映射为一个IP地址，所以外界不能直接访问到内部网；同时可以设置IP地址过滤，限制内部网对外部的访问权限。

(5）节省IP开销：代理服务器允许使用大量的伪IP地址，节约网上资源，即用代理服务器可以减少对IP地址的需求，对于使用局域网方式接入Internet ，如果为局域网（LAN）内的每一个用户都申请一个IP地址，其费用可想而知。但使用代理服务器后，只需代理服务器上有一个合法的IP地址，LAN内其他用户可以使用10.*.*.*这样的私有IP地址，这样可以节约大量的IP，降低网络的维护成本。

 

二、网络用途

在日常网络中有很多用途，这里把我们所熟悉的一些作用总结和分析一下，分类说明：

1、共享网络

代理服务器

最常见的可能是用代理服务器共享上网，很多人不知不觉中就在用，比如通过sygate，wingate，isa，ccproxy，NT系统自带的网络共享等，可以提供企业级的文件缓存、复制和地址过滤等服务，充分利用局域网出口的有限带宽，加快内网用户的 访问速度，可以解决仅仅有一条线路一个IP，IP资源不足，带局域网很多用户上网的功能，同时可以做为一个防火墙，隔离内网与外网，并且能提供监控网络和记录传输信息的功能，加强了局域网的安全性，又便于对上网用户进行管理。

2、访问代理

代理服务器

加快访问网站速度，在网络出现拥挤或故障时，可通过代理服务器访问目的网站。比如A要访问C网站，但A到C网络出现问题，可以通过绕道，假设 B是代理服务器，A可通过B， 再由B到C。大家还记得前几个月，有段时间网络不正常，基本访问不了外国网站，如GOOGLE，YAHOO， 甚至连CCF都访问不了，心里很着急。结果通过一个代理服务器，发现都可以访问，速度还不错，在这样的情况下，代理服务器就可以发挥很大的作用了。还有一 类代理服务器备份有相当数量的缓存文件，如果我们当前所访问的数据在代理服务器的缓存文件中，则可直接 读取，而无需再连接到远端Web服务器。这样，加快了访问速度。

3、防止攻击

隐藏自己的真实地址信息，还可隐藏自己的IP，防止被黑客攻击。通过分析指定IP地址，可以查询到网络用户的所在地。例如，大家在一些论坛上看到，论坛中明确标出了发帖用户所在地，这就是根据论坛会员登录时的IP地址解析的。还有平日里我们最为常 用的显IP版QQ，在“发送消息”窗口中，可以查看对方的IP及解析出的地理位置。而当我们使用相应协议的代理服务器后，就可以达到隐藏自己当前所在地地址的目的了。

4、突破限制

代理服务器还可以突破网络限制。比如局域网对上网用户的端口、目的网站、协议、游戏、即时通讯软件等的限制，都可以突破这些限制，可参见我这篇帖子，如何突破局域网对上网用户的一些限制 不再重复。举个例子：GOOGLE我们都喜欢用，其实GOOGLE有一个功能就有点类似于代理服务器的功能，就是网页快照，网站经常发生变动，地址或 者网站关了，网站服务器发生故障了，或者已经更新了，但我们仍然要查以前非常有用的资料，网页快照就排 上用场了，Google以其复杂而全自动的搜索方法排除了任何人为因素对搜索结果的影响，保证了网页排名的客观公正，Google可以方便、诚实、客观地 帮您在网上找到有价值的资料。GOOGLE有一个海量的数据库，如果找不到服务器，Google储存的网页快照也可救急。虽然网页快照中的信息可能不是最新的，但在网页快照中查找资料要比在实际网页中快得多，这时可以通过加密代理访问Google，再访问其网页快照来救急。

5、掩藏身份

代理服务器知识是黑客基本功，黑客的很多活动都是通过代理服务器，比如扫描、刺探，对局域网内机器进行渗透，黑客一般攻击的时候都是中转了很多级跳板，才攻击目标机器。隐藏了身份，保证了自己的安全。

6、提高速度

提高下载速度，突破下载限制。比如有的网站提供的下载资源，做了一IP一线程的限制，这时候可以用影音传送带， 设置多线程，为每个线程设置一个代理。对于限制一个IP的情况很好突破，只要用不同的代理服务器，就可同时下载多个资源，适用于从WEB和FTP 上下载的情况。不过如果是论坛里面的资源，每个用户一个账号，并且限制一账号一IP，代理服务器就突破不了。还有一种情况，比如我们这里，电信的用户上不 了联通的电影网站，联通的用户上不了的电信电影网站，这种情况只要电信的找一个联通地代理，IP地址属联通就行。联通找一个电信代理。就可以去电影网站下载其电影。教育网还可以通过代理服 务器可使无出国权限或无访问某IP段权限的计算机访问相关资源。

7、充当防火墙

因为所有使用代理服务器的用户都必须通过代理服务器访问远程站点，因此在代理服务器上就可以设置相应的限制，以过滤或屏蔽某些信息。

8、用户管理

通过代理服务器，管理员可以设置用户验证和记账功能，对用户进行登记，并对用户的访问时间、访问地点、信息浏览进行统计。没有登记的用户无权通过代理服务器访问Internet。

 

 

NAT技术

一、概述
NAT技术，中文翻译为网络地址转换。该技术产生的原因：IPv4地址危机，在Internet上应用广泛的IPv4技术，由于其先天性不足，在九十年代 初期时，已经预计到了IPv4地址不足，从而开始开发IPv6技术。但开发IPv6需要足够的时间，为了延长IPv4技术的使用时间，产生了NAT技术。
 
二、工作原理
修改IP数据包中的源IP地址，或目的IP地址。主要目的是把RFC1918所提议的私有地址转变成在Internet上可路由的公有合法地址。对于某些 有限的应用（如DNS、FTP等），它也可以修改IP数据包有效载荷中的地址。由于应用的复杂性，NAT目前支持的应用有限，当然，如果需要，完全可以针 对新的应用做相应的开发工作。
从配置了NAT技术的一台路由器上，把整个网络分成两部分：内部网络和外部网络。
NAT技术中有四个术语：
内部本地地址----局域网内部主机的拥有的一个真实地址，一般来说是一个私有地址
内部全局地址----对于外部网络来说，局域网内部主机所表现的IP地址。
外部本地地址----外部网络主机的真实地址。
外部全局地址----对于内部网络来说，外部网络主机所表现的IP地址。
对于网络地址转换技术来讲，最重要的一点是，在配置NAT的路由器上形成了NAT转换表，这个转换表的形成是非常关键的。配置NAT后，能形成正确的转换表，那么我们的工作就算成功了。
 
三、基本配置
1、  静态转换：
Router(config)#ip nat inside source static 内部本地地址 内部全局地址
2、  动态转换：
Router(config)#ip nat pool 地址池 起始地址 最后地址 netmask 子网掩码
Router(config)#access-list 表号 permit 网络号 反掩码
Router(config)#ip nat inside source list 表号 pool 地址池
3、  PAT：
Router(config)#access-list 表号 permit 网络号 反掩码
Router(config)#ip nat inside source list 表号 interface 外部接口

 

四、NAT功能

NAT不仅能解决了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。

1.宽带分享：这是 NAT 主机的最大功能。

2.安全防护：NAT 之内的 PC 联机到 Internet 上面时，他所显示的 IP 是 NAT 主机的公共 IP，所以 Client 端的 PC 当然就具有一定程度的安全了，外界在进行 portscan（端口扫描） 的时候，就侦测不到源Client 端的 PC 。

五、NAT的实现方式

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。

ALG（Application Level Gateway）， 即应用程序级网关技术：传统的NAT技术只对IP层和传输层头部进行转换处理，但是一些应用层协议，在协议数据报文中包含了地址信息。为了使得这些应用也 能透明地完成NAT转换，NAT使用一种称作ALG的技术，它能对这些应用程序在通信时所包含的地址信息也进行相应的NAT转换。例如：对于FTP协议的 PORT/PASV命令、DNS协议的 "A" 和 "PTR" queries命令和部分ICMP消息类型等都需要相应的ALG来支持。

如果协议数据报文中不包含地址信息，则很容易利用传统的NAT技术来完成透明的地址转换功能，通常我们使用的如下应用就可以直接利用传统的NAT技术：HTTP、TELNET、FINGER、NTP、NFS、ARCHIE、RLOGIN、RSH、RCP等。

 

六、NAT的弊端

在一个具有NAT功能的路由器下的主机并没有建立真正的端对端连接，并且不能参与一些因特网协议。一些需要初始化从外部网络建立的TCP连接，和使用无状态协议（比如UDP）的服务将被中断。除非NAT路由器作一些具体的努力，否则送来的数据包将不能到达正确的目的地址。（一些协议有时可以在应用层网关的辅助下，在参与NAT的主机之间容纳一个NAT的实例，比如FTP。）NAT也会使安全协议变的复杂。

 

七、NAT局限性

（1）NAT违反了IP地址结构模型的设计原则。IP地址结构模型的基础是每个IP地址均标识了一个网络的连接。Internet的软件设计就是建立在这个前提之上，而NAT使得有很多主机可能在使用相同的地址，如10.0.0.1。

（2）NAT使得IP协议从面向无连接变成面向连接。NAT必须维护专用IP地址与公用IP地址以及端口号的映射关系。在TCP/IP协议体系中，如果一个路由器出现故障，不会影响到TCP协议的执行。因为只要几秒收不到应答，发送进程就会进入超时重传处理。而当存在NAT时，最初设计的TCP/IP协议过程将发生变化，Internet可能变得非常脆弱。