网络地址转换（NAT）(一)

前言

本章将会讲解网络运维知识，了解网络地址转换（NAT）的概念与实现方式。一.NAT 概述 1.地址转换出现背景

随着网络的发展，公网 IP 地址的需求与日俱增。为了缓解公网 IP 地址的不足，并且保护公司内部服务器的私网地址，可以使用 NAT（Network Address Translation,网络地址转换）技术将私网地址转化成公网地址，以缓解 IP 地址的不足，并且隐藏内部服务器的私网地址。

中文名 网络地址转换                           外文名  NAT（Network Address Translation）
可用于 专用网和因特网通信                 简    称   nat
方    法   在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件
提出时间   1994年
私网IP    局域网IP。路由器DHCP服务器分配的内网IP，仅连接者可以使用。
公网IP   因特网IP。所有人都可以使用的全球公用IP。

NAT 是一个很有用的工具，接下来首先介绍 NAT 的概念和术语。

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①NAT 网络地址转换 nat address translation 将我们的私网地址转换成为公网地址

②NAT 实现方式

静态转换（Static Translation）动态转换（Dynamic Translation）端口多路复用（Port Address Translation，PAT）

③NAT 实现方式特点

 静态nat  特点： 一对一    固定对应明确的一个地址   动态nat    特点：  一对一   随机对应其中一个   基于端口的地址转换  pat     特点： 一对多

三.NAT 的术语与转换表

NAT 可以让使用私有（保留）地址的网络与公网（互联网）连接。使用私有地址的“内部”网络通过 NAT 路由发送数据包时，私有地址被转换成合法的 IP 地址，因此，这些数据包可以发送到如互联网这样的公网上。

例如下图，可以很好说明 NAT 的工作过程和使用的各种地址术语。1.NAT 工作原理 NAT 的工作过程示意图

2.NAT 的一些相关术语

内部局部 IP 地址：在内部网络中分配给主机的私有 IP 地址

内部全局 IP 地址：一个合法的 IP 地址（由 NIC 或网络服务提供商分配）

外部全局 IP 地址：由其所有者或外部网络上的主机分配的 IP 地址

外部局部 IP 地址：外部主机表现在内部 网络的 IP 地址

NAT 的转换条目简单转换条目：将一个 IP 地址映射到另一个 IP 地址的转换条目扩展转换条目：映射 IP 地址和端口到另一对地址和端口的条目

四.NAT 实现方法的工作过程 1.静态转换和动态转换

①内网主机用户与外部主机 B 建立连一条连接

②边界路由从主机接收到第一个数据包，查看 NAT 表

③如果已为该地址配置静态地址转换，或该地址的动态地址转换已建立，那么路由将继续进行步骤

④边界路由器用所选的内部全局 IP 地址 202.168.2.2 来替换内部局部 IP 地址 w.1.1.1,并转发数据包

⑤主机 B 收到该数据包，并且用目的的地址 202.168.2.2 对内部主机 10.1.1.1 进行应答。

⑥当边界路由器接收到目的地址为内部全局 IP 地址的数据包时，路由器将用该内部全局 IP 地址通过 NAT 转换表查出内部局部 IP 地址。然后将目的地址替换为 W.1.1.1 的内部局部 IP 地址，并将数据包转发到内部主机 10.1.1.1,并接收数据包，并继续该会话。对于数据包，路由器都将执行步骤②—⑤

2.PAT

PAT 复用内部的全局地址地址，就是通过准许对 TCP 连接或 UDP 会话的端口进行转换，从而节省内部全局 IP 地址的合法地址。

PAT 地址转换

（1）网络内部主机 10.1.1.1 上的用户建立到外部主机 B 的一条连接。

（2) 边界路由器从内部主机 10.1.1.1 接收到第一个数据包时，会检查其 NAT 转换表。

（3）如果还没有为该内部 P 地址建立地址转换映射，路由器会决定对该地址进行转换。路由器

会为内部局部 P 地址 10.1.1.1 建立到内部全局合法 IP 地址（如 202.168.2.2）的映射。

（4）如果启用了地址复用功能，而且已经有其他地址转换映射存在，那么，路由器将再次启用

内部全局 P 地址 202.168.2.2.为该内部局部 P 地址建立映射。同时会为该映射与其他转换条目进行

区分，并保留足够的信息。这种类型的转换条目（包含 R 地址和端口号）称为扩展转换条目。

（5）边界路由器用所选的内部全局 IP 地址 202.168.2.2 来替换内部局部 P 地址 W.1.1.1.并转发

该数据包。

（6）主机 B 收到该数据包，并且用目的地址 202.168.2.2 来对内部主机 10.1.1.1 进行应答。

（7）当边界路由器接收到目的地址为内部全局 P 地址的数据包时，路由器将用内部全局 P 地址及

协议端口号和外部地址及端口号，从 NAT 转换表中查找出对应的内部局部 IP 地址和端口号。然后

将目的地址转换成内部局部 P 地址 W.1.1.1.并将数据包转发到该内部主机。主机 10.1.11 接收数据

包，并继续该会话。对于每个数据包，路由器都将执行步骤（2）~步骤（5）的操作。PAT 地址转换

五.NAT 的特性

NAT 的优点节省公有合法 IP 地址处理地址重叠增强灵活性安全性

NAT 的缺点延迟增大配置和维护的复杂性不支持某些应用，可以通过静态 NAT 映射来避免

本章内容就到这里，下章 NAT 将会讲解 NAT 的配置。

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