网络地址转换NAT概念

网络地址转换NAT

NAT的作用：
增加IPv4的地址数量，解决私网地址不能上网的问题。

NAT的概念：
通过将内部网络的私网IP地址翻译成全球唯一的公网IP地址。

原理

原理：
就是将内部本地转换为内部全局的地址，即将私网地址转换为公网地址去上网。

NAT术语：
内部本地(局部) 在内部网络中分配给主机使用的私有ip地址
内部全局 该地址通常是从全球统一可寻址的地址空间中分配的，一般由互联网服务同上（ISP）提供
外部全局 外部网络上的主机分配的ip地址。该地址也是从全球统一可寻址的地址空间中分配的
外部本地(局部) 外部主机表现在内部网络的ip地址
简单转换条目 将一个ip地址映射到另一个ip地址的转换条目
扩展转换条目 映射ip地址和端口到另一对ip地址和端口的条目

NAT的优点：
1、节省公网地址
2、增强灵活性、安全性
3、处理重叠的地址

缺点：
1、延迟增大
2、配置和维护的复杂性
3、不支持某些应用

NAT的实现方式：（分类）
1、静态转换（Static translation）静态NAT
2、动态转换（Dynamic translation）动态NAT
3、端口地址转换（Port Address Translation，PAT）

一、静态转换
将内部网络的私有ip地址转换为公用合法的ip地址，ip地址的对应关系是一对一的，而且是不变的。

主要用在内部网络中有对外提供服务的服务器

缺点：需要独占宝贵的合法ip地址。
如果某个合法ip地址已经被NAT静态地址转换定义，即该合法ip地址当前没有被使用，也不能被用作其它的地址转换。

二、动态NAT
将内部网络的私有地址转换为公网地址进行一对一的转换。但是，是从公网地址池中选择一个未使用的地址对内部私有地址进行转换。

优点：随机的
缺点：不节约、不固定的。

三、端口地址转换
也被称为复用地址转换（PAT）
也是一种动态的地址转换。

工作过程：路由器改变外出数据包的源ip地址和源端口，并进行端口转换，即采用端口多路复用方式，通过这种转换，可以使多个内部私有ip地址同时与同一个公网ip地址进行转换并对外部网络进行访问。

一个公网地址对应多个私网地址。

优点：
1、节约公网ip地址
2、隐藏内部的所有主机，避免******。

理想状况下，一个单一的IP地址可以使用的端口数为4000个。

四、NAT配置
1、静态NAT配置步骤：
（1）先设置外部端口的ip地址
（2）再设置内部端口的ip地址
（3）在全局配置模式下：
ip nat inside source static 内部本地ip地址 内部全局ip地址 [extended]
注：extended（http://blog.51cto.com/14150862/可选）表示允许同一个内部局部地址映射到多个内部全局地址。

例子：ip nat inside source static 192.168.100.2 61.159.62.130
将内部局部地址192.168.100.2转换为内部全局地址61.159.62.130
ip nat inside source static 192.168.10.10 202.10.168.130
（4）在内部和外部端口上启用NAT
将端口设置为内部端口或者外部端口
int f0/0
ip nat outside ##将当前端口设置为外部端口
exit
int f1/1
ip nat inside ##将当前端口设置为内部端口
exit
（4）配置路由。

2、NAT端口映射
（1）先给所有的端口设置ip地址
（2）在全局配置模式下配置端口映射，配置命令如下：
ip nat inside source static tcp/udp 私网地址 端口号 公网地址 端口
意义：将TCP或UDP协议中私网地址需要转换的端口转换成公网地址的端口号。

例子：ip nat inside source static tcp 192.168.10.10 80 192.168.20.20 8080
将Web服务器192.168.10.10的80端口转换成192.168.20.20的8080端口。

注：NAT端口映射还可以将不同服务器的不同服务（端口）映射到同一公网地址的不同端口，给人的感觉就是通过同一个地址访问了所有的服务器。

3、动态NAT
（1）先设置路由的所有端口的ip地址
（2）在全局配置模式下，定义内部网络中允许访问外部网络的ACL
（3）在全局配置模式下，定义合法ip地址池
配置命令如下：
ip nat pool 地址池名称 起始地址 终止地址 netmask 子网掩码 type rotary
（4）实现网地址转换，配置命令如下：
ip nat inside source list ACL列表号 pool 地址池名称 overload(反复用)
意义：将ACL列表中的地址转换为地址池名称中定义的地址
例子：
ip nat inside source list 1 pool test0
将ACL1中的局部地址转换为test0地址池定义的全局地址
注：如果有多个地址池的话，也可以一一添加，以增加合法地址池的数量范围。
ip nat inside source list 1 pool test1
ip nat inside source list 1 pool test2
以此类推。
（5）在内部和外部端口上启用NAT
（6）配置路由

4、PAT
（1）使用外部全局地址
①先配置所有端口的ip地址
②配置内部访问列表
③定义合法的ip地址池，命令如下：
ip nat pool 地址池名称 起始地址 终止地址 network 子网掩码
④设置复用动态ip地址转换：
ip nat inside source list ACL列表号 pool 地址池名称 [overload]
⑤在内部和外部端口上启用NAT
⑥配置路由

（2）复用路由器外部接口地址
①先配置所有端口
②定义内部访问列表
③设置复用动态ip地址转换，命令如下：
ip nat inside source list ACL1 interface 端口编号 overload
意义：以端口复用方式，将ACL1中的私有地址转化为路由器外部接口的合法ip地址。
④在外部和内部端口上启用NAT
⑤配置默认路由。

show ip nat translations [verbose] 查看NAT转换条目,verbose显示更多信息，包括一个动态条目的保存时间
show ip nat statistics 查看NAT的统计信息
debug ip nat 跟踪NAT的操作，显示出每个转换的数据包。