NAT配置之双向NAT详解

文章讲述了双向NAT的工作原理,特别是在出口防火墙中,当私网用户访问内部服务器时,如何结合源NAT和目的NAT,以及配置NATServer和安全策略来确保流量正常转发。着重介绍了公网用户访问私网服务器的两个场景:一是公网用户通过NAT访问,二是私网用户在同一安全区域内的通信。

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注意:一般出口防火墙会配置一条默认路由到运营商!!!运营商那边也是一样的道理!!!

既然有了源NAT以及目的NAT,那么如果将两者结合起来,对“同一流”同时转换源目地址,这就是双向NAT,不可以简单理解成同时配置了源NAT、目的NAT就是双向NAT,双向NAT主要用于以下两种场景。

一、公网用户访问内部服务器

前提:私网服务器与防火墙源NAT地址池必须在同一个网段!!!

[USG]firewall zone dmz
[USG-zone-dmz]add interface g1/0/0
[USG-zone-dmz]firewall zone untrust
[USG-zone-untrust]add interface g1/0/1

[USG]nat server protocol tcp global 198.51.100.2 9980 inside 192.168.1.2 80 unr-
route 
[USG]display firewall server-map 
2023-12-25 12:49:48.860 
 Current Total Server-map : 2
 Type: Nat Server,  ANY -> 198.51.100.2:9980[192.168.1.2:80],  Zone:---,  protoc
ol:tcp
 Vpn: public -> public

 Type: Nat Server Reverse,  192.168.1.2[198.51.100.2] -> ANY,  Zone:---,  protoc
ol:tcp
 Vpn: public -> public,  counter: 1

[USG]nat address-group addressgroup1
[USG-address-group-addressgroup1]mode pat
[USG-address-group-addressgroup1]section 0 192.168.1.5 192.168.1.10
[USG-address-group-addressgroup1]q
[USG]nat-policy
[USG-policy-nat]rule name policy_nat1
[USG-policy-nat-rule-policy_nat1]source-zone untrust
[USG-policy-nat-rule-policy_nat1]destination-zone dmz
[USG-policy-nat-rule-policy_nat1]destination-address 192.168.1.2 32
[USG-policy-nat-rule-policy_nat1]action source-nat address-group addressgroup1
[USG-policy-nat-rule-policy_nat1]q
[USG-policy-nat]q

[USG]security-policy 
[USG-policy-security]rule name policy1
[USG-policy-security-rule-policy1]source-zone untrust
[USG-policy-security-rule-policy1]destination-zone dmz	
[USG-policy-security-rule-policy1]destination-address 192.168.1.2 32	
[USG-policy-security-rule-policy1]service http
[USG-policy-security-rule-policy1]action permit 
[USG-policy-security-rule-policy1]q
[USG-policy-security]q

[USG]ip route-static 0.0.0.0 0 198.51.100.253

[USG]display firewall session table 
2023-12-25 12:58:38.630 
 Current Total Sessions : 1
 http  VPN: public --> public  203.0.113.2:2051[192.168.1.9:2049] --> 198.51.100
.2:9980[192.168.1.2:80]

三个点:①配置黑洞路由,unr-route;②源NAT地址池地址段为私网地址,而不是公网地址;③安全策略的目的地址是服务器的私网地址,因为先执行了NAT-Server,再进行源NAT转换。

为什么有了NAT-SERVER,还需要双向NAT呢? 

原因在于,源NAT地址池的地址段是私网地址,且与服务器私网地址属于同一个网段,服务器收到转换后的报文,发现源地址与自己属于同一网段,那么回应报文时,就不会查路由,而是发出ARP广播报文询问此地址的MAC地址,防火墙会回应,服务器就将回应报文发给防火墙。

私网服务器不用查路由,总得来说,就是不需要配置网关,如果有很多服务器要修改网关,这时候双向NAT就方便了。

二、私网用户访问内部服务器

这种主要是小型网络,服务器和私网用户同属一个安全区域,且处于同个网络。

现在,私网用户想通过公网IP:198.51.100.2访问私网服务器,除了要配置NAT Server之外,还要配置源NAT,转换成私网地址或者公网地址,都是没问题的。

为什么不能单独配置NAT Server呢?

当私网用户访问198.51.100.2:9980,防火墙将其转换成192.168.1.2:80,发送给私网服务器,私网服务器回应报文时,发现之前报文的源地址与自己处于同一网段,于是直接不经过防火墙发送给了私网用户。

[USG]firewall zone trust 
[USG-zone-trust]add interface g1/0/0

[USG]nat server protocol tcp global 198.51.100.2 9980 inside 192.168.1.2 80 unr-
route 

[USG]display firewall server-map 
2023-12-25 13:26:17.240 
 Current Total Server-map : 2
 Type: Nat Server,  ANY -> 198.51.100.2:9980[192.168.1.2:80],  Zone:---,  protoc
ol:tcp
 Vpn: public -> public

 Type: Nat Server Reverse,  192.168.1.2[198.51.100.2] -> ANY,  Zone:---,  protoc
ol:tcp
 Vpn: public -> public,  counter: 1

[USG]nat address-group addressgroup1
[USG-address-group-addressgroup1]mode pat
[USG-address-group-addressgroup1]section 0 192.168.0.5 192.168.0.10
[USG-address-group-addressgroup1]q
[USG]nat-policy
[USG-policy-nat]rule name policy_nat1
[USG-policy-nat-rule-policy_nat1]source-zone trust	
[USG-policy-nat-rule-policy_nat1]destination-zone trust	
[USG-policy-nat-rule-policy_nat1]destination-address 192.168.1.2 32
[USG-policy-nat-rule-policy_nat1]action source-nat address-group addressgroup1
[USG-policy-nat-rule-policy_nat1]q
[USG-policy-nat]q
[USG]

[USG]display firewall session table 
2023-12-25 13:30:05.200 
 Current Total Sessions : 1
 http  VPN: public --> public  192.168.1.3:2050[192.168.0.8:2049] --> 198.51.100
.2:9980[192.168.1.2:80]

一般防火墙对同个区域内流动的报文是不进行控制的,因此没有配置安全策略,根据实际情况而定。

### 双向NAT配置与实现 #### 路由器或防火墙的基础配置 为了实现双向NAT,路由器或防火墙设备需要能够同时支持源地址转换(Source NAT, SNAT)和目标地址映射(Destination NAT, DNAT)。这种功能通常通过以下步骤来完成: 1. **定义内部网络和外部网络接口** 在路由器或防火墙上,需明确指定哪些接口属于内部网络(`ip nat inside`),以及哪些接口属于外部网络(`ip nat outside`)。这是区分流量方向并应用相应NAT规则的前提条件[^1]。 2. **配置NAT (SNAT)** 源NAT用于修改来自内部网络的数据包的源IP地址。当内部主机访问互联网时,其私有IP地址会被替换为公共IP地址。以下是基于Cisco IOS的一个简单示例配置: ```cisco-ios access-list 10 permit 192.168.1.0 0.0.0.255 ip nat pool MY_POOL 203.0.113.1 203.0.113.1 netmask 255.255.255.248 ip nat inside source list 10 pool MY_POOL overload ``` 上述命令的作用是创建一个名为MY_POOL的NAT池,并将其分配给ACL编号10所匹配的内部网络流量。此过程实现了从私网到公网的源地址转换。 3. **配置NAT Server (DNAT)** 目标NAT主要用于将进入外部网络的目标IP地址重定向至内部网络中的某台服务器。例如,如果希望外部用户可以通过某个公网IP访问内部Web服务器,则可以这样配置: ```cisco-ios ip nat inside source static tcp 192.168.1.100 80 interface GigabitEthernet0/1 80 ``` 此处表示将GigabitEthernet0/1接口上的端口80请求转发到内部IP `192.168.1.100` 的HTTP服务上。 #### 处理特殊协议的支持 需要注意的是,在某些复杂场景下,仅依赖基本的NAT机制可能不足以满足需求。比如FTP、DNS等多通道协议会在数据载荷中携带额外的IP地址或端口号信息,而标准NAT不会自动更新这些字段的内容。因此,针对这类情况还需要启用相应的ALG(Application Layer Gateway)或者手动调整策略以确保兼容性[^2]。 --- ### 示例代码展示 下面给出一段Python脚本模拟简单的NAT表管理逻辑,虽然实际生产环境下的操作应完全遵循硬件厂商指南执行,但该片段有助于理解原理层面的知识点。 ```python class NatTable: def __init__(self): self.table = {} def add_snat(self, private_ip, public_ip): """Add Source NAT entry.""" self.table[private_ip] = {'type': 'snat', 'public_ip': public_ip} def add_dnat(self, external_ip, internal_ip): """Add Destination NAT entry.""" self.table[external_ip] = {'type': 'dnat', 'internal_ip': internal_ip} # Example usage of the class if __name__ == "__main__": nat_manager = NatTable() nat_manager.add_snat('192.168.1.10', '203.0.113.1') nat_manager.add_dnat('203.0.113.1', '192.168.1.10') print(nat_manager.table) ``` 以上程序展示了如何构建一个简易版的NAT映射关系数据库模型。 ---
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