网络地址转换 NAT

一、概念

　　网络地址转换（Network Address Translation，NAT） 将私网地址和端口转换成公网地址和端口，让使用私网地址的网络设备可以访问互联网。

　　NAT的工作原理是通过解析IP报文头部，自动替换报文头中的源地址或目的地址，实现使用私网地址的用户可以通过私网地址访问互联网。私网IP转换成公网IP的过程对于用户而言是透明的。

　　

二、私网地址

　　为满足实验室、公司或其它组织独立于internet使用网络的需求，RFCA（Requests For Comment）预留了三段IP地址段给用户使用，私有地址不能在internet上分配，因此可以于用户自由使用。

　　私有IPv4地址空间

　　A类：10.0.0.0 - 10.255.255.255 （10.0.0.0/8）

　　B类：172.16.0.0 - 172.31.255.255 （172.16.0.0/12 )

　　C类：192.168.0.0 - 192.168.255.255 （ 192.168.0.0 /16 )

 

三、NAT的优缺点

　　优点：

　　（1）节省IP地址空间 

　　（2）解决IP地址重叠问题

　　（3）当网络变更时减少更改IP重编址的麻烦

　　（4）对外隐藏内部地址，增加网络的安全性

　　缺点：

　　（1）增加转发延迟

　　（2）丧失端到端的寻址，某些应用不支持NAT

　　（3）需要消耗路由器的CPU和内容进行NAT操作

 

四、NAT的类型

　　（1）源IP地址转换（Source IP address-based NAT）：

　　　　1.1 No-Port 地址转换（ No-PAT）

　　　　1.2 网络地址及端口转换 （NAPT）

　　（2）目的IP地址转换 （Destination IP address-based NAT）：

　　　　1.1 NAT Server　　

　　　　1.2 目的NAT

 

　　NAT类型1（No-PAT）：

　　NAT No-PAT 也称为 “一对一地址转换”，在地址转换过程中，数据包的源IP地址由私网地址转换为公网地址，但端口号不做转换。

　　注：配置No-pat后，设备会将转换前后的地址的所有端口进行一 一 对应，这种应用的优点是私网地址的所有端口不做转换，缺点是公网地址不能被其它私网地址使用。

 

　　NAT类型2（NAPT）：

　　NAPT是指在进行NAT转换IP地址的同时，还对端口号进行转换，这种应用可以实现多个私网地址共用一个公网IP，在NAPT方式中，还可以直接借用设备与互联网相连的接口的IP地址作为转换后的IP地址，这种借用接口IP做NAT的应用又称为easy-ip。

　　NAPT也称为“地址复用”，通过配置NAPT，设备将同时对ip和端口进行映射，允许多个私网ip地址同时映射到一个公网IP，相同的公网IP通过不同的端口映射不同的私网IP，从而实现多对一或多对多的地址转换。

 

　　NAT类型3（NAT Server ）：

　　NAT Server 能使内部服务器可以供外部网络访问，外部用户访问内部服务器时，NAT将请求报文的目的地址转换成内部服务器的私有地址，对内部服务回应报文，NAT会将回应报文的源地址（私网地址）转换成公网地址。

五、NAT配置实例

　　

　　1. NAT类型1（No-PAT）：

　　（1）按上图拓扑结构，构建网络（配置略）

　　（2）在R1路由器做一对一静态地址转换。

　　[R1]nat static outbound 192.168.10.1 222.218.225.1
　　[R1-GigabitEthernet0/1]nat static enable              //在相应的接口上应用静态转换

　　dis nat static                           //查看静态地址转换对应关系
　　dis nat session ver                      //查看NAT地址转换会话

　　

　　NAT类型2（NAPT）：

　　（1）按上图拓扑结构，构建网络（配置略）

　　（2）在R1路由器做多对一静态地址转换，只允许192.168.10.0/24用户访问互联网。

　　acl basic 2000
 　　rule 5 permit source 192.168.10.1 24

　　[R1-GigabitEthernet0/1]nat outbound 2000

　　（3）在R1路由器做多对多静态地址转换，只允许192.168.10.0/24用户访问互联网。

　　acl basic 2000
 　　rule 5 permit source 192.168.10.1 24

　　nat address-group 1
 　　address 222.218.225.3 222.218.225.5

　　[R1-GigabitEthernet0/1]nat outbound 2000 address-group 1 [no-pat]

　　注：no-pat 即一对一，一个私网址址对应一个公网地址；否则，才是多对多关系。

 

　　NAT类型3（NAT Server ）：

　　（1）按上图拓扑结构，构建网络（配置略）

　　（2）在R1路由器做一对一静态地址转换，互联网访问222.218.225.1 转换为192.168.20.1。

　　[R1-GigabitEthernet0/1] nat server global current-interface inside 192.168.20.1

　　（3）在R1路由器做一对一静态端口转换，互联网访问222.218.225.1:80 转换为 192.168.20.1:80。

　　[R1-GigabitEthernet0/1] nat server protocol tcp global current-interface 80 inside 192.168.20.1 80