网络地址转换(NAT)简介
NAT概述  NAT（Network Address Translation，网络地址转换）是将IP 数据报报头中的IP 地址转换为另一个IP 地址的过程。在实际应用中，NAT 主要用于实现私有网络访问公共网络的功能。这种通过使用少量的公有IP 地址代表较多的私有IP 地址的方式，将有助于减缓可用IP 地址空间的枯竭。[1]  说明：  私有 IP 地址是指内部网络或主机的IP 地址，公有IP 地址是指在因特网上全球唯一的IP 地址。  RFC 1918 为私有网络预留出了三个IP 地址块，如下：  A 类：10.0.0.0～10.255.255.255  B 类：172.16.0.0～172.31.255.255  C 类：192.168.0.0～192.168.255.255  上述三个范围内的地址不会在因特网上被分配，因此可以不必向ISP 或注册中心申请而在公司或企业内部自由使用。NAT技术的产生  虽然NAT可以借助于某些代理服务器来实现，但考虑到运算成本和网络性能，很多时候都是在路由器上来实现的。  随着接入Internet的计算机数量的不断猛增，IP地址资源也就愈加显得捉襟见肘。事实上，除了中国教育和科研计算机网(CERNET)外，一般用户几乎申请不到整段的C类IP地址。在其他ISP那里，即使是拥有几百台计算机的大型局域网用户，当他们申请IP地址时，所分配的地址也不过只有几个或十几个IP地址。显然，这样少的IP地址根本无法满足网络用户的需求，于是也就产生了NAT技术。NAT技术的作用  借助于NAT，私有(保留)地址的"内部"网络通过路由器发送数据包
时，私有地址被转换成合法的IP地址，一个局域网只需使用少量IP地址(甚至是1个)即可实现私有地址网络内所有计算机与Internet的通信需求。   NAT将自动修改IP报文的源IP地址和目的IP地址，Ip地址校验则在NAT处理过程中自动完成。有些应用程序将源IP地址嵌入到IP报文的数据部分中，所以还需要同时对报文进行修改，以匹配IP头中已经修改过的源IP地址。否则，在报文数据都分别嵌入IP地址的应用程序就不能正常工作。NAT技术实现方式  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。网络地址转换(NAT)的实现  在配置网络地址转换的过程之前，首先必须搞清楚内部接口和外部接口，以及在哪个外部接口上启用NAT。通常情况下，连接到用户内部网络的接口是NAT内部接口，而连接到外部网络(如Internet)的接口是NAT外部接口。  1).静态地址转换的实现   假设内部局域网使用的lP地址段为192.168.0.1~192.168.0.254，路由器局域网端(即默认网关)的IP地址为192.168.0.1，子网掩码为255.255.255.0。网络分配的合法IP地址范围为61.159.62.128~61.159.62.135，路由器在广域网中的IP地址为61.159.62.129，子网掩码为255.255.255.248可用于转换的IP地址范围为61.159.62.130~61.159.62.134。要求将内部网址192.168.0.2~192.168.0.6分别转换为合法IP地址61.159.62.130~61.159.62.134。  第一步，设置外部端口。   interface serial 0   ip address 61.159.62.129 255.255.255.248   ip nat outside   第二步，设置内部端口。  interface ethernet 0   ip address 192.168.0.1 255.255.255.0   ip nat inside   第三步，在内部本地与外部合法地址之间建立静态地址转换。  ip nat inside source static 内部本地地址内部合法地址。  示例：   ip nat inside source static 192.168.0.2 61.159.62.130 //将内部网络地
址192.168.0.2转换为合法IP地址61.159.62.130   ip nat inside source static 192.168.0.3 61.159.62.131 //将内部网络地址192.168.0.3转换为合法IP地址61.159.62.131   ip nat inside source static 192.168.0.4 61.159.62.132 //将内部网络地址192.168.0.4转换为合法IP地址61.159.62.132   ip nat inside source static 192.168.0.5 61.159.62.133 //将内部网络地址192.168.0.5转换为合法IP地址61.159.62.133   ip nat inside source static 192.168.0.6 61.159.62.134 //将内部网络地址192.168.0.6转换为合法IP地址61.159.62.134   至此，静态地址转换配置完毕。  2).动态地址转换的实现  假设内部网络使用的IP地址段为172.16.100.1~172.16.100.254,路由器局域网端口（即默认网关）的IP地址为172.16.100.1,子网掩码为255.255.255.0。网络分配的合法IP地址范围为61.159.62.128~61.159.62.191，路由器在广域网中的IP地址为61.159.62.129,子网掩码为255.255.255.192,可用于转换的IP地址范围为61.159.62.130~61.159.62.190。要求将内部网址172.16.100.1~172.16.100.254动态转换为合法IP地址61.159.62.130~61.159.62.190。  第一步，设置外部端口。   设置外部端口命令的语法如下：  ip nat outside   示例：  interface serial 0 //进入串行端口serial 0   ip address 61.159.62.129 255.255.255.192//将其IP地址指定为61.159.62.129,子网掩码为255.255.255.192   ip nat outside //将串行口serial 0设置为外网端口  注意，可以定义多个外
部端口。   第二步，设置内部端口。  设置内部接口命令的语法如下：   ip nat inside   示例：  interface ethernet 0 //进入以太网端口Ethernet 0   ip address 172.16.100.1 255.255.255.0 // 将其IP地址指定为172.16.100.1,子网掩码为255.255.255.0   ip nat inside //将Ethernet 0 设置为内网端口。  注意，可以定义多个内部端口。   第三步，定义合法IP地址池。  定义合法IP地址池命令的语法如下：   ip nat pool 地址池名称起始IP地址 终止IP地址子网掩码 每个ip地址由网络地址组成  其中，地址池名字可以任意设定。  示例：   ip nat pool chinanet 61.159.62.130 61.159.62.190 netmask 255.255.255.192 //指明地址缓冲池的名称为chinanet,IP地址范围为61.159.62.130~61.159.62.190,子网掩码为255.255.255.192。需要注意的是，即使掩码为255.255.255.0，也会由起始IP地址和终止IP地址对IP地址池进行限制。  或ip nat pool test 61.159.62.130 61.159.62.190 prefix-length 26   注意，如果有多个合法IP地址范围，可以分别添加。例如，如果还有一段合法IP地址范围为"211.82.216.1~211.82.216.254"，那么，可以再通过下述命令将其添加至缓冲池中。  ip nat pool cernet 211.82.216.1 211.82.216.254 netmask 255.255.255.0   或  ip nat pool test 211.82.216.1 211.82.216.254 prefix-length 24   第四步，定义内部网络中允许访问Internet的访问列表。  定义内部访问列表命令的语法如下：   access-list 标号 permit 源地址通配符（其中，标号为1~99之间的整数）   access-list
1 permit 172.16.100.0 0.0.0.255 //允许访问Internet的网段为172.16.100.0~172.16.100.255，反掩码为0.0.0.255。需要注意的是，在这里采用的是反掩码，而非子网掩码。反掩码与子网掩码的关系为：反掩码+子网掩码=255.255.255.255。例如，子网掩码为255.255.0.0，则反掩码为0.0.255.255；子网掩码为255.0.0.0,则反掩码为0.255.255.255;子网掩码为255.252.0.0,则反掩码为0.3.255.255;子网掩码为255.255.255.192，则反掩码为0.0.0.63。   另外，如果想将多个IP地址段转换为合法IP地址，可以添加多个访问列表。例如，当欲将172.16.98.0~172.16.98.255和172.16.99.0~172.16.99.255转换为合法IP地址时，应当添加下述命令：  access-list2 permit 172.16.98.0 0.0.0.255   access-list3 permit 172.16.99.0 0.0.0.255   第五步，实现网络地址转换。  在全局设置模式下，将第四步由access-list指定的内部本地地址列表与第三步指定的合法IP地址池进行地址转换。命令语法如下：   ip nat inside source list 访问列表标号 pool 内部合法地址池名字  示例：   ip nat inside source list 1 pool chinanet   如果有多个内部访问列表，可以一一添加，以实现网络地址转换，如  ip nat inside source list 2 pool chinanet   ip nat inside source list 3 pool chinanet   如果有多个地址池，也可以一一添加，以增加合法地址池范围，如  ip nat inside source list 1 pool cernet   ip nat inside source list 2 pool cernet  
ip nat inside source list 3 pool cernet   至此，动态地址转换设置完毕。  3).端口复用动态地址转换(PAT)   内部网络使用的IP地址段为10.100.100.1~10.100.100.254,路由器局域网端口（即默认网关）的IP地址为10.100.100.1，子网掩码为255.255.255.0。网络分配的合法IP地址范围为202.99.160.0~202.99.160.3,路由器广域网中的IP地址为202.99.160.1,子网掩码为255.255.255.252，可用于转换的IP地址为202.99.160.2。要求将内部网址10.100.100.1~10.100.100.254 转换为合法IP地址202.99.160.2。  第一步，设置外部端口。   interface serial 0   ip address 202.99.160.1 255.255.255.252   ip nat outside   第二步，设置内部端口。  interface ethernet 0   ip address 10.100.100.1 255.255.255.0   ip nat inside   第三步，定义合法IP地址池。  ip nat pool onlyone 202.99.160.2 202.99.160.2 netmask 255.255.255.252   // 指明地址缓冲池的名称为onlyone,IP地址范围为202.99.160.2,子网掩码为255.255.255.252。由于本例只有一个IP地址可用，所以，起始IP地址与终止IP地址均为202.99.160.2。如果有多个IP地址，则应当分别键入起止的IP地址。  第四步，定义内部访问列。   access-list 1 permit 10.100.100.0 0.0.0.255   允许访问Internetr的网段为10.100.100.0~10.100.100.255，子网掩码为255.255.255.0。需要注意的是，在这里子网掩码的顺序跟平常所写的顺序相反，即0.0.0.255。  第五步，设置复用动态地址转换。  在全局
设置模式下，设置在内部的本地地址与内部合法IP地址间建立复用动态地址转换。命令语法如下：   ip nat inside source list访问列表号pool内部合法地址池名字overload   示例：  ip nat inside source list1 pool onlyone overload //以端口复用方式，将访问列表1中的私有IP地址转换为onlyone IP地址池中定义的合法IP地址。  注意：overload是复用动态地址转换的关键词。  至此，端口复用动态地址转换完成。  还可以这样写：  ip nat inside source list 1 interface serial 0 overload

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