一、Cisco（静态NAT（一对一IP转换）跨网段访问）251111

原创于 2025-11-19 19:44:57 发布 · 1k 阅读

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#Cisco模拟实验 #三层交换 #静态NAT #跨网段访问 #网络运维 #网络实验教程 #网络工程

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一、使用的软件
Cisco Packet Tracer 8.0

二、实验名称
静态 NAT 跨网段访问实验

三、实验设备
二层交换机：2 台 2960 Switch-PT（SW1、SW2，用于 VLAN 划分与终端接入）
三层交换机：2 台 3560-24PS Switch-PT（SW3、SW4，启用 IP 路由实现 VLAN 间互通）
路由器：3 台 2911 Router-PT（R1、R2、R3，负责静态 NAT 配置与公网路由互通）
服务器：6 台 Server-PT（Server1-Server6，分别部署于各私网网段，作为访问终端）

四、实验要求
VLAN 划分：
SW1、SW2 分别创建 VLAN10、VLAN20，将接入端口划入对应 VLAN，以 Trunk 模式对接三层交换机；
三层交换配置：
SW3、SW4 启用 IP 路由，配置 VLAN10/20 接口网关，添加默认路由对接路由器；
路由与 NAT 配置：
R1、R3 配置静态 NAT 地址转换（私网服务器 IP 与公网 IP 一对一绑定），R1、R2、R3 通过 OSPF 协议（Area 0）实现公网网段动态互通，R1、R3 添加静态路由指向私网网段；
接口标记：
R1、R3 明确 NAT 内外网接口（对接三层交换机侧为 inside，对接公网路由器侧为 outside）；
访问要求：
私网各网段服务器（如 192.168.10.1、172.10.0.1）可通过对应的静态 NAT 公网地址，实现跨网段访问。

五、端口连接概况
SW1：FastEthernet 0/1-2 接口分别与 Server1、Server2 的 FastEthernet 0 接口相连；FastEthernet 0/3 接口与 Server3 的 FastEthernet 0 接口相连；FastEthernet 0/4 接口与 SW3 的 FastEthernet 0/1 接口相连
SW2：FastEthernet 0/1-2 接口分别与 Server4、Server5 的 FastEthernet 0 接口相连；FastEthernet 0/3 接口与 Server6 的 FastEthernet 0 接口相连；FastEthernet 0/4 接口与 SW4 的 FastEthernet 0/1 接口相连
SW3：FastEthernet 0/2 接口与 R1 的 GigabitEthernet 0/0 接口相连
SW4：FastEthernet 0/2 接口与 R3 的 GigabitEthernet 0/0 接口相连
R1：GigabitEthernet 0/1 接口与 R2 的 GigabitEthernet 0/0 接口相连
R2：GigabitEthernet 0/1 接口与 R3 的 GigabitEthernet 0/1 接口相连

六、实验拓扑图
（各设备接口连接见 “端口连接概况”）：

七、实验配置
（注意：保存配置用write memory）

（一）服务器私网ip配置
server1：

ip地址：192.168.10.1
子网掩码：255.255.255.0
网关：192.168.10.254

server2：

ip地址：192.168.10.2
子网掩码：255.255.255.0
网关：192.168.10.254

server3：

ip地址：192.168.20.1
子网掩码：255.255.255.0
网关：192.168.20.254

serve4：

ip地址：172.10.0.1
子网掩码：255.255.0.0
网关：172.10.0.254

server5：

ip地址：172.10.0.2
子网掩码：255.255.0.0
网关：172.10.0.254

server6：

ip地址：172.20.0.1
子网掩码：255.255.0.0
网关：172.20.0.254

（二）二层交换机配置（SW1、SW2）

1. SW1 配置（VLAN 划分与 Trunk 配置）
Switch>enable
Switch#configure terminal
Switch(config)#hostname SW1 # 设备重命名为SW1

SW1(config)#vlan 10 # 创建VLAN10
SW1(config-vlan)#exit # 退出VLAN配置模式
SW1(config)#vlan 20 # 创建VLAN20
SW1(config-vlan)#exit # 退出VLAN配置模式

SW1(config)#interface range fastEthernet 0/1-2 # 批量进入Fa0/1-2接口（接入Server1、Server2）
SW1(config-if-range)#switchport mode access # 配置为接入模式
SW1(config-if-range)#switchport access vlan 10 # 将接口划入VLAN10
SW1(config-if-range)#exit # 退出批量接口模式

SW1(config)#interface fastEthernet 0/3 # 进入Fa0/3接口（接入Server3）
SW1(config-if)#switchport mode access # 配置为接入模式
SW1(config-if)#switchport access vlan 20 # 将接口划入VLAN20
SW1(config-if)#exit # 退出接口模式

SW1(config)#interface fastEthernet 0/4 # 进入Fa0/4接口（对接SW3，Trunk模式）
SW1(config-if)#switchport mode trunk # 配置为Trunk模式（传递VLAN信息）
SW1(config-if)#exit # 退出接口模式

SW1(config)#exit # 退出全局配置模式
SW1#write memory # 保存配置（VLAN与接口配置持久生效）

2. SW2 配置（与 SW1 逻辑一致，适配 172 网段）

Switch>enable
Switch#configure terminal
Switch(config)#hostname SW2 # 设备重命名为SW2

SW2(config)#vlan 10 # 创建VLAN10
SW2(config-vlan)#exit
SW2(config)#vlan 20 # 创建VLAN20
SW2(config-vlan)#exit

SW2(config)#interface range fastEthernet 0/1-2 # 批量进入Fa0/1-2接口（接入Server4、Server5）
SW2(config-if-range)#switchport mode access
SW2(config-if-range)#switchport access vlan 10 # 将接口划入VLAN10
SW2(config-if-range)#exit # 退出批量接口模式

SW2(config)#interface fastEthernet 0/3 # 进入Fa0/3接口（接入Server6）
SW2(config-if)#switchport mode access
SW2(config-if)#switchport access vlan 20 # 划入VLAN20
SW2(config-if)#exit

SW2(config)#interface fastEthernet 0/4 # 进入Fa0/4接口（对接SW4，Trunk模式）
SW2(config-if)#switchport mode trunk
SW2(config-if)#exit

SW2(config)#exit
SW2#write memory

（三）三层交换机配置（SW3、SW4）

1. SW3 配置（IP 路由与 VLAN 网关）
Switch>enable
Switch#configure terminal
Switch(config)#hostname SW3

SW3(config)#ip routing # 启用IP路由功能（三层交换机核心，实现VLAN间互通）

SW3(config)#interface fastEthernet 0/1 # 进入Fa0/1接口（对接SW1，Trunk模式）
SW3(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q # 配置Trunk封装协议为802.1q
SW3(config-if)#switchport mode trunk # 配置为Trunk模式
SW3(config-if)#exit

SW3(config)#interface fastEthernet 0/2 # 进入Fa0/2接口（对接R1，三层路由接口）
SW3(config-if)#no switchport # 关闭交换模式，转为三层路由接口
SW3(config-if)#ip address 192.168.30.1 255.255.255.0 # 配置192.168.30.0/24网段IP
SW3(config-if)#exit

SW3(config)#vlan 10 # 创建VLAN10
SW3(config-vlan)#exit
SW3(config)#vlan 20 # 创建VLAN20
SW3(config-vlan)#exit

SW3(config)#interface vlan 10 # 进入VLAN10接口（作为192.168.10.0/24网段网关）
SW3(config-if)#ip address 192.168.10.254 255.255.255.0 # 配置网关IP
SW3(config-if)#exit
SW3(config)#interface vlan 20 # 进入VLAN20接口（作为192.168.20.0/24网段网关）
SW3(config-if)#ip address 192.168.20.254 255.255.255.0 # 配置网关IP
SW3(config-if)#exit

SW3(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.30.2 # 默认路由：转发到R1

SW3(config)#exit
SW3#write memory

2. SW4 配置（与 SW3 逻辑一致）
Switch>enable
Switch#configure terminal
Switch(config)#hostname SW4

SW4(config)#ip routing # 启用IP路由

SW4(config)#interface fastEthernet 0/1 # 进入Fa0/1接口（对接SW2，Trunk模式）
SW4(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q # Trunk封装802.1q
SW4(config-if)#switchport mode trunk
SW4(config-if)#exit

SW4(config)#interface fastEthernet 0/2 # 进入Fa0/2接口（对接R3，三层路由接口）
SW4(config-if)#no switchport # 关闭交换模式，转为三层路由接口
SW4(config-if)#ip address 172.30.0.1 255.255.255.0 # 配置172.30.0.0/24网段IP
SW4(config-if)#exit

SW4(config)#vlan 10
SW4(config-vlan)#exit
SW4(config)#vlan 20
SW4(config-vlan)#exit

SW4(config)#interface vlan 10 # VLAN10接口（172.10.0.0/16网关）
SW4(config-if)#ip address 172.10.0.254 255.255.0.0 # 配置网关IP
SW4(config-if)#exit
SW4(config)#interface vlan 20 # VLAN20接口（172.20.0.0/16网关）
SW4(config-if)#ip address 172.20.0.254 255.255.0.0 # 配置网关IP
SW4(config-if)#exit

SW4(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.30.0.2 # 默认路由：转发到R3

SW4(config)#exit
SW4#write memory

（四）路由器配置（R1、R2、R3）

1. R1 配置（静态 NAT 与 OSPF）
Router>enable
Router#configure terminal
Router(config)#hostname R1 # 重命名为R1

R1(config)#interface gig0/0 # 进入Gig0/0接口
R1(config-if)#ip address 192.168.30.2 255.255.255.0 # 配置192.168.30.0/24网段IP
R1(config-if)#no shutdown # 启用接口
R1(config-if)#exit

R1(config)#interface gig0/1 # 进入Gig0/1接口
R1(config-if)#ip address 10.0.0.1 255.255.255.0 # 配置10.0.0.0/24网段IP
R1(config-if)#no shutdown # 启用接口
R1(config-if)#exit

# 静态路由：指向私网192.168.10.0/24、192.168.20.0/24网段，下一跳为SW3（192.168.30.1）
R1(config)#ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.30.1
R1(config)#ip route 192.168.20.0 255.255.255.0 192.168.30.1

# OSPF配置：进程1，宣告10.0.0.0/24网段到Area 0，与R2实现动态互通
R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#network 10.0.0.0 0.0.0.255 area 0 # 宣告公网网段
R1(config-router)#exit

# 核心静态NAT配置：私网服务器IP映射为10.0.0.0/24网段公网IP
R1(config)#ip nat inside source static 192.168.10.1 10.0.0.10 # 192.168.10.1→10.0.0.10
R1(config)#ip nat inside source static 192.168.10.2 10.0.0.20 # 192.168.10.2→10.0.0.20
R1(config)#ip nat inside source static 192.168.20.1 10.0.0.30 # 192.168.20.1→10.0.0.30

# 标记NAT内外网接口
R1(config)#interface gig0/0
R1(config-if)#ip nat inside # 标记为NAT inside（私网侧）
R1(config-if)#exit

R1(config)#interface gig0/1
R1(config-if)#ip nat outside # 标记为NAT outside（公网侧）
R1(config-if)#exit

R1(config)#exit
R1#write memory # 保存配置

2. R2 配置（OSPF 路由转发，公网核心）
Router>enable
Router#configure terminal
Router(config)#hostname R2 # 重命名为R2

R2(config)#interface gig0/0 # 进入Gig0/0接口（对接R1）
R2(config-if)#ip address 10.0.0.2 255.255.255.0 # 配置10.0.0.0/24网段IP
R2(config-if)#no shutdown # 启用接口
R2(config-if)#exit

R2(config)#interface gig0/1 # 进入Gig0/1接口（对接R3）
R2(config-if)#ip address 20.0.0.1 255.255.255.0 # 配置20.0.0.0/24网段IP
R2(config-if)#no shutdown # 启用接口
R2(config-if)#exit

# OSPF配置：进程1，宣告10.0.0.0/24、20.0.0.0/24网段到Area 0，与R1、R3互通
R2(config)#router ospf 1
R2(config-router)#network 10.0.0.0 0.0.0.255 area 0 # 宣告对接R1的网段
R2(config-router)#network 20.0.0.0 0.0.0.255 area 0 # 宣告对接R3的网段
R2(config-router)#exit

R2(config)#exit
R2#write memory # 保存配置

3. R3 配置（静态 NAT 与 OSPF）
Router>enable
Router#configure terminal
Router(config)#hostname R3 # 重命名为R3

R3(config)#interface gig0/1 # 进入Gig0/1接口
R3(config-if)#ip address 20.0.0.2 255.255.255.0 # 配置20.0.0.0/24网段IP
R3(config-if)#no shutdown # 启用接口
R3(config-if)#exit

R3(config)#interface gig0/0 # 进入Gig0/0接口
R3(config-if)#ip address 172.30.0.2 255.255.255.0 # 配置172.30.0.0/24网段IP
R3(config-if)#no shutdown # 启用接口
R3(config-if)#exit

# 静态路由：指向私网172.10.0.0/16、172.20.0.0/16网段，下一跳为SW4（172.30.0.1）
R3(config)#ip route 172.10.0.0 255.255.0.0 172.30.0.1
R3(config)#ip route 172.20.0.0 255.255.0.0 172.30.0.1

# OSPF配置：进程1，宣告20.0.0.0/24网段到Area 0，与R2互通
R3(config)#router ospf 1
R3(config-router)#network 20.0.0.0 0.0.0.255 area 0 # 宣告公网网段
R3(config-router)#exit

# 核心静态NAT配置：172网段私网IP映射为20.0.0.0/24网段公网IP
R3(config)#ip nat inside source static 172.10.0.1 20.0.0.10 # 172.10.0.1→20.0.0.10
R3(config)#ip nat inside source static 172.10.0.2 20.0.0.20 # 172.10.0.2→20.0.0.20
R3(config)#ip nat inside source static 172.20.0.1 20.0.0.30 # 172.20.0.1→20.0.0.30

# 标记NAT内外网接口
R3(config)#interface gig0/0
R3(config-if)#ip nat inside # 标记为NAT inside（私网侧）
R3(config-if)#exit

R3(config)#interface gig0/1
R3(config-if)#ip nat outside # 标记为NAT outside（公网侧）
R3(config-if)#exit

R3(config)#exit
R3#write memory # 保存配置

八、实验结果
1. 接口与 VLAN 状态验证
操作：
在 SW1、SW2 上执行 show vlan brief

在 SW3、SW4、R1、R2、R3 上执行 show ip interface brief

结果：
VLAN 划分正确：SW1 与 SW2 的 Fa0/1-2 属于 VLAN 10，Fa0/3 属于 VLAN 20。
所有设备接口物理及协议状态均为 up/up，连接正常。

2. OSPF 路由互通验证
操作：
在 R1、R2、R3 上执行 show ip route

结果：
OSPF 邻居关系建立成功，状态均为 FULL。
路由表学习正常：R1 获知 20.0.0.0/24 路由，R3 获知 10.0.0.0/24 路由，公网实现动态路由互通。

3. 静态 NAT 转换验证
操作：
在 R1、R3 上执行 show ip nat translations
结果：
R1 NAT 表：

R3 NAT 表：

所有静态一对一 IP 转换条目均生效。

4. 跨网段访问验证
操作：
从 Server1 (192.168.10.1) Ping Server4 (172.10.0.1→20.0.0.10)

从 Server3 (192.168.20.1) Ping Server6 (172.20.0.1→20.0.0.30)

在Server4服务器浏览器中访问静态NAT转换后的公网地址 (如访问 http://10.0.0.10)

结果：
所有 Ping 测试成功，无丢包。
通过公网地址可正常访问 Web 服务。
证明跨网段通信与静态 NAT 转换功能完全实现。

九、结论
本实验成功搭建了基于“静态NAT + OSPF + 三层交换”的跨网段网络架构。经全面验证：
1、二层交换机VLAN划分与Trunk链路配置正确，有效隔离了广播域；
2、三层交换机通过SVI接口实现VLAN间路由，并借助默认路由与路由器互联，架构清晰；
3、公网路由器间通过OSPF动态路由协议实现网段自动学习与互通，路由收敛正常；
4、R1与R3上的静态NAT配置精准，实现了私网服务器IP与公网IP的一对一转换；
5、最终，各私网服务器均可通过其映射的公网地址实现稳定、可靠的跨网段互访，所有预设实验目标均已达成。

局限性分析：
本实验所采用的静态NAT（一对一IP转换）虽然提供了固定的公网地址映射，确保了访问的稳定性，但其地址利用效率极低。每一个需要访问公网的私网服务器都需要消耗一个独立的公网IP地址。在当前IPv4公网地址已然枯竭的背景下，这种方案在大规模部署时成本高昂且不具备可扩展性，仅适用于为少数关键服务器提供固定公网访问入口的场景。

十、总结
本实验的核心价值在于综合演练了“二层交换、三层路由、静态NAT、动态路由(OSPF)”等多种网络技术的协同部署，构建了一个经典的中小型企业跨网段互通模型。
技术整合应用：
通过VLAN在接入层实现逻辑隔离，利用三层交换机的路由功能高效处理内部跨网段流量，再在网络边界通过静态NAT与OSPF分别解决地址转换与公网路径学习问题，体现了模块化网络设计的优势。
静态NAT适用场景与替代方案：
如结论所述，静态NAT在地址利用率方面存在明显弊端。在实际应用中，若需解决公网IP不足并同时发布内网服务，静态端口映射（Port Forwarding）是更优的选择。该技术（在您上一篇实验报告中已实现）通过在出口网关设备上进行端口级的转换，实现了“一个公网IP的不同端口对应多个内网服务”，极大地提升了公网IP的利用效率，是当前中小型网络向公网发布服务的首选方案。
实际迁移建议：
本实验架构可直接复用于企业多分支机构的网络互联。在实际迁移中，可将各分支机构视为一个私网区域，通过静态NAT或更高效的动态NAT/PAT技术接入公网，并利用OSPF、BGP等动态路由协议实现分支机构间的可靠互通。其核心配置逻辑具有普适性，可平滑迁移至华为、华三等主流网络设备平台。