NAT--网络地址转换
2010-09-20 09:15
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NAT英文全称是“Network Address Translation”，中文意思是“网络地址转换”，它是一个IETF(Internet Engineering Task Force, Internet工程任务组)标准，允许一个整体机构以一个公用IP（Internet Protocol）地址出现在Internet上。顾名思义，它是一种把内部私有网络地址（IP地址）翻译成合法网络IP地址的技术。如图
简单的说，NAT就是在局域网内部网络中使用内部地址，而当内部节点要与外部网络进行通讯时，就在网关（可以理解为出口，打个比方就像院子的门一样）处，将内部地址替换成公用地址，从而在外部公网（internet）上正常使用，NAT可以使多台计算机共享Internet连接，这一功能很好地解决了公共IP地址紧缺的问题。通过这种方法，您可以只申请一个合法IP地址，就把整个局域网中的计算机接入Internet中。这时，NAT屏蔽了内部网络，所有内部网计算机对于公共网络来说是不可见的，而内部网计算机用户通常不会意识到NAT的存在。如图2所示。这里提到的内部地址，是指在内部网络中分配给节点的私有IP地址，这个地址只能在内部网络中使用，不能被路由（一种网络技术，可以实现不同路径转发）。虽然内部地址可以随机挑选，但是通常使用的是下面的地址：10.0.0.0~10.255.255.255，172.16.0.0~172.16.255.255，192.168.0.0~192.168.255.255。NAT将这些无法在互联网上使用的保留IP地址翻译成可以在互联网上使用的合法IP地址。而全局地址，是指合法的IP地址，它是由NIC（网络信息中心）或者ISP(网络服务提供商)分配的地址，对外代表一个或多个内部局部地址，是全球统一的可寻址的地址。
NAT功能通常被集成到路由器、防火墙、ISDN路由器或者单独的NAT设备中。比如Cisco路由器中已经加入这一功能，网络管理员只需在路由器的IOS中设置NAT功能，就可以实现对内部网络的屏蔽。再比如防火墙将WEB Server的内部地址192.168.1.1映射为外部地址202.96.23.11，外部访问202.96.23.11地址实际上就是访问访问192.168.1.1。另外资金有限的小型企业来说，现在通过软件也可以实现这一功能。Windows 98 SE、Windows 2000 都包含了这一功能。
NAT技术类型
NAT有三种类型：静态NAT(Static NAT)、动态地址NAT(Pooled NAT)、网络地址端口转换NAPT（Port－Level NAT）。
其中静态NAT设置起来最为简单和最容易实现的一种，内部网络中的每个主机都被永久映射成外部网络中的某个合法的地址。而动态地址NAT则是在外部网络中定义了一系列的合法地址，采用动态分配的方法映射到内部网络。NAPT则是把内部地址映射到外部网络的一个IP地址的不同端口上。根据不同的需要，三种NAT方案各有利弊。
动态地址NAT只是转换IP地址，它为每一个内部的IP地址分配一个临时的外部IP地址，主要应用于拨号，对于频繁的远程联接也可以采用动态NAT。当远程用户联接上之后，动态地址NAT就会分配给他一个IP地址，用户断开时，这个IP地址就会被释放而留待以后使用。
网络地址端口转换NAPT（Network Address Port Translation）是人们比较熟悉的一种转换方式。NAPT普遍应用于接入设备中，它可以将中小型的网络隐藏在一个合法的IP地址后面。NAPT与动态地址NAT不同，它将内部连接映射到外部网络中的一个单独的IP地址上，同时在该地址上加上一个由NAT设备选定的TCP端口号。
在Internet中使用NAPT时，所有不同的信息流看起来好像来源于同一个IP地址。这个优点在小型办公室内非常实用，通过从ISP处申请的一个IP地址，将多个连接通过NAPT接入Internet。实际上，许多SOHO远程访问设备支持基于PPP的动态IP地址。这样，ISP甚至不需要支持NAPT，就可以做到多个内部IP地址共用一个外部IP地址上Internet，虽然这样会导致信道的一定拥塞，但考虑到节省的ISP上网费用和易管理的特点，用NAPT还是很值得的。
随着internet的网络迅速发展，IP地址短缺已成为一个十分突出的问题。为了解决这个问题，出现了多种解决方案。下面几绍一种在目前网络环境中比较有效的方法即地址转换(NAT)功能。
一、NAT简介
NAT(Network Address Translation)的功能，就是指在一个网络内部，根据需要可以随意自定义的IP地址，而不需要经过申请。在网络内部，各计算机间通过内部的IP地址进行通讯。而当内部的计算机要与外部internet网络进行通讯时，具有NAT功能的设备（比如：路由器）负责将其内部的IP地址转换为合法的IP地址（即经过申请的IP地址）进行通信。
二、NAT 的应用环境：
情况1：一个企业不想让外部网络用户知道自己的网络内部结构，可以通过NAT将内部网络与外部Internet 隔离开，则外部用户根本不知道通过NAT设置的内部IP地址。
情况2：一个企业申请的合法Internet IP地址很少，而内部网络用户很多。可以通过NAT功能实现多个用户同时公用一个合法IP与外部Internet 进行通信。
三、设置NAT所需路由器的硬件配置和软件配置：
设置NAT功能的路由器至少要有一个内部端口（Inside），一个外部端口（Outside）。内部端口连接的网络用户使用的是内部IP地址。
内部端口可以为任意一个路由器端口。外部端口连接的是外部的网络，如Internet 。外部端口可以为路由器上的任意端口。
设置NAT功能的路由器的IOS应支持NAT功能(本文事例所用路由器为Cisco2501，其IOS为11.2版本以上支持NAT功能)。
四、关于NAT的几个概念：
内部本地地址（Inside local address）：分配给内部网络中的计算机的内部IP地址。
内部合法地址（Inside global address）：对外进入IP通信时，代表一个或多个内部本地地址的合法IP地址。需要申请才可取得的IP地址。
NAT的设置方法：
NAT设置可以分为静态地址转换、动态地址转换、复用动态地址转换。
1、静态地址转换适用的环境
态地址转换将内部本地地址与内部合法地址进行一对一的转换，且需要指定和哪个合法地址进行转换。如果内部网络有E-mail服务器或FTP服务器等可以为外部用户提供的服务，这些服务器的IP地址必须采用静态地址转换，以便外部用户可以使用这些服务。
静态地址转换基本配置步骤：
（1）、在内部本地地址与内部合法地址之间建立静态地址转换。在全局设置状态下输入Ip nat inside source static 内部本地地址 内部合法地址
指定连接网络的内部端口 在端口ip nat inside
指定连接外部网络的外部端口 在端口设置状态下输入：ip natoutside
注：可以根据实际需要定义多个内部端口及多个外部端口。
2、动态地址转换适用的环境：
动态地址转换也是将本地地址与内部合法地址一对一的转换，但是动态地址转换是从内部合法地址池中动态地选择一个末使用的地址对内部本地地址进行转换。
动态地址转换基本配置步骤：
（1）、在全局设置模式下，定义内部合法地址
ip nat pool 地址池名称 起始IP地址 终止IP地址 子网掩码
其中地址池名称可以任意设定。
（2）、在全局设置模式下，定义一个标准的access-list规则以允许哪些内部地址可以进行动态地址转换。
Access-list 标号 permit 源地址 通配符
其中标号为1-99之间的整数。
（3）、在全局设置模式下，将由access-list指定的内部本地地址与指定的内部合法地址池进行地址转换。
ip nat inside source list 访问列表标号 pool内部合法地址池名字
（4）、指定与内部网络相连的内部端口在端口设置状态下：
ip nat inside
（5）、指定与外部网络相连的外部端口
Ip nat outside
3、复用动态地址转换适用的环境：
复用动态地址转换首先是一种动态地址转换，但是它可以允许多个内部本地地址共用一个内部合法地址。只申请到少量IP地址但却经常同时有多于合法地址个数的用户上外部网络的情况，这种转换极为有用。
注意：当多个用户同时使用一个IP地址，外部网络通过路由器内部利用上层的如TCP或UDP端口号等唯一标识某台计算机。
复用动态地址转换配置步骤：
在全局设置模式下，定义内部合地址池
ip nat pool 地址池名字 起始IP地址 终止IP地址 子网掩码
其中地址池名字可以任意设定。
在全局设置模式下，定义一个标准的access-list规则以允许哪些内部本地地址可以进行动态地址转换。
access-list 标号 permit 源地址 通配符
其中标号为1－99之间的整数。
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。
ip nat inside source list 访问列表标号 pool 内部合法地址池名字 overload
简单的说，NAT就是在局域网内部网络中使用内部地址，而当内部节点要与外部网络进行通讯时，就在网关（可以理解为出口，打个比方就像院子的门一样）处，将内部地址替换成公用地址，从而在外部公网（internet）上正常使用，NAT可以使多台计算机共享Internet连接，这一功能很好地解决了公共IP地址紧缺的问题。通过这种方法，您可以只申请一个合法IP地址，就把整个局域网中的计算机接入Internet中。这时，NAT屏蔽了内部网络，所有内部网计算机对于公共网络来说是不可见的，而内部网计算机用户通常不会意识到NAT的存在。如图2所示。这里提到的内部地址，是指在内部网络中分配给节点的私有IP地址，这个地址只能在内部网络中使用，不能被路由（一种网络技术，可以实现不同路径转发）。虽然内部地址可以随机挑选，但是通常使用的是下面的地址：10.0.0.0~10.255.255.255，172.16.0.0~172.16.255.255，192.168.0.0~192.168.255.255。NAT将这些无法在互联网上使用的保留IP地址翻译成可以在互联网上使用的合法IP地址。而全局地址，是指合法的IP地址，它是由NIC（网络信息中心）或者ISP(网络服务提供商)分配的地址，对外代表一个或多个内部局部地址，是全球统一的可寻址的地址。
NAT功能通常被集成到路由器、防火墙、ISDN路由器或者单独的NAT设备中。比如Cisco路由器中已经加入这一功能，网络管理员只需在路由器的IOS中设置NAT功能，就可以实现对内部网络的屏蔽。再比如防火墙将WEB Server的内部地址192.168.1.1映射为外部地址202.96.23.11，外部访问202.96.23.11地址实际上就是访问访问192.168.1.1。另外资金有限的小型企业来说，现在通过软件也可以实现这一功能。Windows 98 SE、Windows 2000 都包含了这一功能。
NAT技术类型
NAT有三种类型：静态NAT(Static NAT)、动态地址NAT(Pooled NAT)、网络地址端口转换NAPT（Port－Level NAT）。
其中静态NAT设置起来最为简单和最容易实现的一种，内部网络中的每个主机都被永久映射成外部网络中的某个合法的地址。而动态地址NAT则是在外部网络中定义了一系列的合法地址，采用动态分配的方法映射到内部网络。NAPT则是把内部地址映射到外部网络的一个IP地址的不同端口上。根据不同的需要，三种NAT方案各有利弊。
动态地址NAT只是转换IP地址，它为每一个内部的IP地址分配一个临时的外部IP地址，主要应用于拨号，对于频繁的远程联接也可以采用动态NAT。当远程用户联接上之后，动态地址NAT就会分配给他一个IP地址，用户断开时，这个IP地址就会被释放而留待以后使用。
网络地址端口转换NAPT（Network Address Port Translation）是人们比较熟悉的一种转换方式。NAPT普遍应用于接入设备中，它可以将中小型的网络隐藏在一个合法的IP地址后面。NAPT与动态地址NAT不同，它将内部连接映射到外部网络中的一个单独的IP地址上，同时在该地址上加上一个由NAT设备选定的TCP端口号。
在Internet中使用NAPT时，所有不同的信息流看起来好像来源于同一个IP地址。这个优点在小型办公室内非常实用，通过从ISP处申请的一个IP地址，将多个连接通过NAPT接入Internet。实际上，许多SOHO远程访问设备支持基于PPP的动态IP地址。这样，ISP甚至不需要支持NAPT，就可以做到多个内部IP地址共用一个外部IP地址上Internet，虽然这样会导致信道的一定拥塞，但考虑到节省的ISP上网费用和易管理的特点，用NAPT还是很值得的。
随着internet的网络迅速发展，IP地址短缺已成为一个十分突出的问题。为了解决这个问题，出现了多种解决方案。下面几绍一种在目前网络环境中比较有效的方法即地址转换(NAT)功能。
一、NAT简介
NAT(Network Address Translation)的功能，就是指在一个网络内部，根据需要可以随意自定义的IP地址，而不需要经过申请。在网络内部，各计算机间通过内部的IP地址进行通讯。而当内部的计算机要与外部internet网络进行通讯时，具有NAT功能的设备（比如：路由器）负责将其内部的IP地址转换为合法的IP地址（即经过申请的IP地址）进行通信。
二、NAT 的应用环境：
情况1：一个企业不想让外部网络用户知道自己的网络内部结构，可以通过NAT将内部网络与外部Internet 隔离开，则外部用户根本不知道通过NAT设置的内部IP地址。
情况2：一个企业申请的合法Internet IP地址很少，而内部网络用户很多。可以通过NAT功能实现多个用户同时公用一个合法IP与外部Internet 进行通信。
三、设置NAT所需路由器的硬件配置和软件配置：
设置NAT功能的路由器至少要有一个内部端口（Inside），一个外部端口（Outside）。内部端口连接的网络用户使用的是内部IP地址。
内部端口可以为任意一个路由器端口。外部端口连接的是外部的网络，如Internet 。外部端口可以为路由器上的任意端口。
设置NAT功能的路由器的IOS应支持NAT功能(本文事例所用路由器为Cisco2501，其IOS为11.2版本以上支持NAT功能)。
四、关于NAT的几个概念：
内部本地地址（Inside local address）：分配给内部网络中的计算机的内部IP地址。
内部合法地址（Inside global address）：对外进入IP通信时，代表一个或多个内部本地地址的合法IP地址。需要申请才可取得的IP地址。
NAT的设置方法：
NAT设置可以分为静态地址转换、动态地址转换、复用动态地址转换。
1、静态地址转换适用的环境
态地址转换将内部本地地址与内部合法地址进行一对一的转换，且需要指定和哪个合法地址进行转换。如果内部网络有E-mail服务器或FTP服务器等可以为外部用户提供的服务，这些服务器的IP地址必须采用静态地址转换，以便外部用户可以使用这些服务。
静态地址转换基本配置步骤：
（1）、在内部本地地址与内部合法地址之间建立静态地址转换。在全局设置状态下输入Ip nat inside source static 内部本地地址 内部合法地址
指定连接网络的内部端口 在端口ip nat inside
指定连接外部网络的外部端口 在端口设置状态下输入：ip natoutside
注：可以根据实际需要定义多个内部端口及多个外部端口。
2、动态地址转换适用的环境：
动态地址转换也是将本地地址与内部合法地址一对一的转换，但是动态地址转换是从内部合法地址池中动态地选择一个末使用的地址对内部本地地址进行转换。
动态地址转换基本配置步骤：
（1）、在全局设置模式下，定义内部合法地址
ip nat pool 地址池名称 起始IP地址 终止IP地址 子网掩码
其中地址池名称可以任意设定。
（2）、在全局设置模式下，定义一个标准的access-list规则以允许哪些内部地址可以进行动态地址转换。
Access-list 标号 permit 源地址 通配符
其中标号为1-99之间的整数。
（3）、在全局设置模式下，将由access-list指定的内部本地地址与指定的内部合法地址池进行地址转换。
ip nat inside source list 访问列表标号 pool内部合法地址池名字
（4）、指定与内部网络相连的内部端口在端口设置状态下：
ip nat inside
（5）、指定与外部网络相连的外部端口
Ip nat outside
3、复用动态地址转换适用的环境：
复用动态地址转换首先是一种动态地址转换，但是它可以允许多个内部本地地址共用一个内部合法地址。只申请到少量IP地址但却经常同时有多于合法地址个数的用户上外部网络的情况，这种转换极为有用。
注意：当多个用户同时使用一个IP地址，外部网络通过路由器内部利用上层的如TCP或UDP端口号等唯一标识某台计算机。
复用动态地址转换配置步骤：
在全局设置模式下，定义内部合地址池
ip nat pool 地址池名字 起始IP地址 终止IP地址 子网掩码
其中地址池名字可以任意设定。
在全局设置模式下，定义一个标准的access-list规则以允许哪些内部本地地址可以进行动态地址转换。
access-list 标号 permit 源地址 通配符
其中标号为1－99之间的整数。
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。
ip nat inside source list 访问列表标号 pool 内部合法地址池名字 overload
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