网络NAT地址转换(1)静态路由模拟

前言:必读

1.工作原理;NAT将完成私有IP报文报头中的IP地址向另一个IP地址的转化,主要用于实现内网向公网的访问,一般公司会将NAT功能部署在连接内网和外网的网关设备上,当收到的报文为私有地址,目的IP为公网时,采用NAT可以实现私有网络向公有网络的连接,并建立NAT地址射映池,实现对外的通信

好处

1:解决ipv4网段费用高的问题

2:解决IP地址不足的问题

3:隐藏内部地址

4:实现服务器负载均衡

私有IP地址范围

A类IP地址——10.0.0.0~10.255.255.255.

B类IP地址——172.16.0.0~172.31.255.255

C类IP地址——192.168.0.0~192.168.255.255

这些私有IP地址意味着他们不能出现在互联网上,并且一条IP地址可以给很多人同时使用,比如a公司使用10.1.1.1/24地址,b公司同样可以使用同样的地址,不会受到影响


1.NAT的实现(理论部分)

BasicNAT

basicNAT方式是一对一的,是一种静态的NAT地址转换方式,只能转换IP地址,而无法处理TCP/UDP的端口号,这样方式处理的转化只能实现一对一的地址转换,无法起到节约IP地址的作用,但能隐藏内部IP

2.NAT的实现(实践部分)

静态nat配置实验

### NAT 的工作原理 NAT网络地址转换)的核心功能是在内部网络和外部网络之间进行 IP 地址的动态或静态映射。其主要目的是解决 IPv4 地址资源短缺问题并增强网络安全性[^2]。 #### 静态 NAT 静态 NAT 是一种一对一的地址映射方法,其中每个私有 IP 地址都被永久分配一个唯一的公共 IP 地址。当内部网络向外部网络发送数据包时,静态 NAT 将源 IP 地址替换为对应的公网地址;而当外部网络返回响应时,则将目标地址还原为原始的私有地址[^3]。 #### 动态 NAT 和 NAPT 动态 NAT 提供了一种临时性的地址池机制,允许多个内部主机共享少量的公共 IP 地址。然而,在实际部署中更常见的是 NAPT(也称为 PAT),即通过附加不同的端口号来区分来自同一内部 IP 地址的数据流。这种方式极大地提高了单个公共 IP 地址的服务能力[^5]。 具体来说,NAPT 设备会记录每条连接的状态信息,并在转发过程中修改传输层头部中的源/目的端口字段以保持唯一标识符。这种技术使得大量局域网内的设备能够经由单一出口访问广域网环境[^1]。 --- ### NAT 的应用场景 1. **资源共享** NAT 最广泛的应用之一就是让拥有私有 IP 地址范围的小型至中型企业或者家庭用户可以通过有限数量甚至只有一个全局可达的公用 IP 来接入 Internet 服务[^4]。 2. **节约全球可路由IP地址消耗量** 使用本地保留区间作为LAN成员间通讯手段的同时仅暴露必要部分给外联网,有效缓解了因IPv4协议设计初期未预见今日规模而导致可用编号耗尽危机的局面. 3. **提高安全性** 外部实体无法轻易识别出哪些特定机器位于受保护边界之后;即使攻击者试图定位某个易受侵害的目标节点也需要克服额外障碍才能成功实施入侵行为.[^4] 以下是简单的 Python 实现模拟基本形式下的 SNAT 过程: ```python class SimpleSNAT: def __init__(self): self.mapping_table = {} def translate(self, private_ip, public_pool): if private_ip not in self.mapping_table.keys(): assigned_public_ip = public_pool.pop(0) self.mapping_table[private_ip] = {'public':assigned_public_ip,'port':80} return f"{self.mapping_table[private_ip]['public']}:{self.mapping_table[private_ip]['port']}" snat_instance=SimpleSNAT() print(snat_instance.translate('192.168.1.1',['74.125.224.72'])) ``` 上述脚本展示了如何创建简易版本的源地址翻译器(SNAT),它接受内网客户端请求并将之关联到指定列表里的首个可用公开IP之上连同默认HTTP端口一同输出结果字符串表示形式。 ---
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