NAT协议的一些解释



1.为什么出现了NAT?



IP地址只有32位,最多只有42.9亿个地址,还要去掉保留地址、组播地址,能用的地址只有36亿左右,但是当下有数以万亿的主机,没有这么多IP地址怎么办,后面有了IPv6,但是当下IPv4还是主流,利用IPv4怎么满足这么多主机的IP地址呢?答案就是NAT,NAT技术使公司、机构以及个人产生以及局域网,然后在各个局域网的边界WAN端口使用一个或多个公网的IPv4进行一对多转换



NAT使用基于session的转换规则

TCP/UDP :私有Host的Ipv4 + port   <======>  NAT公网的Ipv4 + port
ICMP :私有Host的Ipv4 + sessionID <======>  NAT公网的Ipv4 +  sessionID


2.NAT定义

NAT是 Network Address Translation 网络地址转换的缩写。
NAT是将私有IP地址通过边界路由转换成外网IP地址,在边界路由的NAT地址转换表记录下这个转换映射记录,当外部数据返回时,路由使用NAT技术查询NAT转换表,再将目标地址替换成内网用户IP地址。

RFC1918规定了三块专有的地址,作为私有的内部组网使用:

  • A类:10.0.0.0—10.255.255.255      10.0.0.0/8
  • B类:172.16.0.0—172.31.255.255   172.16.0.0/12
  • C类:192.168.0.0—192.168.255.255 192.168.0.0/16

这三块私有地址本身是可路由的,只是公网上的路由器不会转发这三块私有地址的流量;当一个公司内部配置了这些私有地址后,内部的计算机在和外网通信时,公司的边界路由会通过NAT或者PAT技术,将内

### NAT协议的工作原理 NAT(Network Address Translation,网络地址转换)是一种将私有网络中的IP地址映射为公有网络IP地址的技术,使得多个内部设备可以共享一个公网IP地址访问外部网络[^1]。其基本工作原理如下: - **私网与公网划分**:NAT通常部署在私网和公网的交界处,作为网关设备处理进出流量。所有来自私网的数据包在转发到公网前,源IP地址会被替换为NAT网关的公网IP地址;而从公网返回的数据包则会根据NAT维护的映射表,将目的IP地址还原为原始私网地址[^1]。 - **双向地址翻译**:NAT网关对请求报文进行源地址替换,在应答报文中则替换目的地址。为了实现这一过程,NAT设备需要维护一张动态或静态的地址映射表,记录每次通信中私网地址与公网地址之间的对应关系[^5]。 - **端口复用**:在PAT(Port Address Translation)模式下,NAT不仅可以转换IP地址,还可以通过端口号区分不同私网主机的连接,从而实现多个私网设备共享同一个公网IP地址访问互联网[^4]。 例如,在路由器上配置NAT Server时,可以通过命令指定某个接口上的服务映射到内网服务器: ```bash interface GigabitEthernet0/0/0 ip address 192.168.12.2 255.255.255.0 nat server protocol tcp global current-interface www inside 192.168.2.1 www ``` 上述配置表示将外网访问当前接口的HTTP服务(端口80)映射到内网主机`192.168.2.1`的HTTP服务上,允许外部用户通过公网IP访问该Web服务器[^3]。 ### NAT协议的应用场景 NAT广泛应用于各类网络环境中,主要解决IPv4地址短缺问题,并增强内部网络的安全性: - **家庭及企业局域网接入互联网**:多数家庭宽带和企业网络使用私有IP地址段(如192.168.x.x),通过NAT网关统一使用一个公网IP地址对外通信,节省了公网IP资源并隐藏了内部结构[^1]。 - **服务器发布**:通过配置静态NATNAT Server,可以将内部服务器(如Web、FTP)映射到公网IP的特定端口上,使外部用户能够访问这些服务,同时不影响其他内网设备的安全性[^3]。 - **P2P通信与VoIP**:尽管NAT会对点对点通信造成障碍,但结合STUN、ICE等NAT穿透技术,可以在不依赖手动配置的前提下实现跨NAT的直接连接,适用于VoIP、视频会议等实时通信场景[^2]。 ###
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