NAT是个啥

定义:
NAT,网络地址转换,当在专用网内部的一些主机本来已经分配到了本地IP地址(即仅在本专用网内使用的专用地址),但现在又想和因特网上的主机通信(并不需要加密)时,可使用NAT方法。也就是说,通过NAT将本网络的某主机的私有IP地址转换为公有IP地址,以实现访问Internet。

它被广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。原因很简单,NAT不仅完美地解决了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。

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,因为将IP转换为公有IP,网络上看不到主机的IP,所以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,所以客户端的 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,就侦测不到源客户端的 PC 。

几种实现方式:

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。
### 网络地址转换 (NAT) 的定义 网络地址转换(Network Address Translation, NAT)是一种允许专用网络中的设备通过私有地址在局域网内通信,并在外联网时将其转换为公共可路由地址的技术[^1]。它使得家庭网络或其他小型专用网络能够利用有限的公有IP资源访问互联网。 ### 工作原理概述 当位于内部网络的一台主机希望连接至外部网络(如因特网),其发出的数据包会先到达配置了NAT功能的路由器或防火墙设备上。此时,该设备会对数据包头部的目标和源IP地址执行必要的修改操作: - **对于发送方向**:如果启用了NAT,则将原始请求中的本地私有IP替换成为合法有效的公网IP地址; - **针对接收返回流量的情况**:同样地,进入本区域前需经过反向处理——即将收到消息里的目标字段还原成实际对应的终端机器标识符以便于正确投递给最终目的地节点完成整个通讯过程[^2]。 此外还存在几种不同形式的具体实现方式包括但不限于静态映射关系建立以及动态分配机制等等这些都可以依据具体需求场景灵活选用最合适的方案来进行部署实施从而达到最佳效果表现出来给用户带来便利的同时也能有效节省成本开支并提高安全性水平等诸多方面优势明显值得推广普及开来让更多的人受益匪浅[^3]。 ```python # 示例代码展示简单的NAT逻辑模拟 class NATRouter: def __init__(self): self.nat_table = {} def translate_outbound(self, private_ip, public_ip): """ 将私有IP转为公网IP """ self.nat_table[private_ip] = {"public": public_ip} return f"Translated {private_ip} -> {public_ip}" def translate_inbound(self, packet_to_private_ip): """ 反向查找并将公网IP回传到私有IP """ if packet_to_private_ip in self.nat_table.values(): original_private_ip = list(self.nat_table.keys())[list(self.nat_table.values()).index(packet_to_private_ip)] return f"Delivered to {original_private_ip}" else: return "No matching internal host found" router = NATRouter() print(router.translate_outbound('192.168.0.1', '203.0.113.1')) # 输出翻译后的结果 print(router.translate_inbound({'public': '203.0.113.1'})) # 返回原路路径上的匹配情况 ```
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