网络运维|关于AP有关的介绍

2020-04-15 18:08 作者：艾锑无限 浏览量：

大家好，我是一枚从事IT外包的网络运维工程师，今天跟大家分享一个日常网络运维一个很重要的网络协议NAT的简单介绍。

NAT简介

定义

网络地址转换NAT（Network Address Translation）是将IP数据报文头中的IP地址转换为另一个IP地址的过程。

目的

随着Internet的发展和网络应用的增多，IPv4地址枯竭已成为制约网络发展的瓶颈。尽管IPv6可以从根本上解决IPv4地址空间不足问题，但目前众多网络设备和网络应用大多是基于IPv4的，因此在IPv6广泛应用之前，一些过渡技术（如CIDR、私网地址等）的使用是解决这个问题最主要的技术手段。NAT主要用于实现内部网络（简称内网，使用私有IP地址）访问外部网络（简称外网，使用公有IP地址）的功能。当内网的主机要访问外网时，通过NAT技术可以将其私网地址转换为公网地址，可以实现多个私网用户共用一个公网地址来访问外部网络，这样既可保证网络互通，又节省了公网地址。

受益

作为减缓IP地址枯竭的一种过渡方案，NAT通过地址重用的方法来满足IP地址的需要，可以在一定程度上缓解IP地址空间枯竭的压力。NAT除了解决IP地址短缺的问题，还带来了两个好处：

• 有效避免来自外网的攻击，可以很大程度上提高网络安全性。
• 控制内网主机访问外网，同时也可以控制外网主机访问内网，解决了内网和外网不能互通的问题。

NAT概述

NAT是将IP数据报文头中的IP地址转换为另一个IP地址的过程，主要用于实现内部网络（私有IP地址）访问外部网络（公有IP地址）的功能。Basic NAT是实现一对一的IP地址转换，而NAPT可以实现多个私有IP地址映射到同一个公有IP地址上。

Basic NAT

Basic NAT方式属于一对一的地址转换，在这种方式下只转换IP地址，而不处理TCP/UDP协议的端口号，一个公网IP地址不能同时被多个私网用户使用。
 Basic NAT示意图  下图描述了Basic NAT的基本原理，实现过程如下：

1. Router收到内网侧Host发送的访问公网侧Server的报文，其源IP地址为10.1.1.100。
2. Router从地址池中选取一个空闲的公网IP地址，建立与内网侧报文源IP地址间的NAT转换表项（正反向），并依据查找正向NAT表项的结果将报文转换后向公网侧发送，其源IP地址是1.1.1.1，目的IP地址是2.2.2.2。
3. Router收到公网侧的回应报文后，根据其目的IP地址查找反向NAT表项，并依据查表结果将报文转换后向私网侧发送，其源IP地址是2.2.2.2，目的IP地址是10.1.1.100。

NAT实现

Basic NAT和NAPT是私网IP地址通过NAT设备转换成公网IP地址的过程，分别实现一对一和多对一的地址转换功能。在现网环境下，NAT功能的实现还得依据Basic NAT和NAPT的原理，NAT实现主要包括：Easy IP、地址池NAT、NAT Server和静态NAT/NAPT。
地址池NAT和Easy IP类似，此处只介绍Easy IP，关于地址池NAT相关内容请参见NAT概述中的NAPT。

Easy IP

Easy IP方式可以利用访问控制列表来控制哪些内部地址可以进行地址转换。
Easy IP方式特别适合小型局域网访问Internet的情况。这里的小型局域网主要指中小型网吧、小型办公室等环境，一般具有以下特点：内部主机较少、出接口通过拨号方式获得临时公网IP地址以供内部主机访问Internet。对于这种情况，可以使用Easy IP方式使局域网用户都通过这个IP地址接入Internet。
  Easy IP示意图  如下图所示，Easy IP方式的处理过程如下：

1. Router收到内网侧主机发送的访问公网侧服务器的报文。
2. Router利用公网侧接口的“公网IP地址＋端口号”，建立与内网侧报文“源IP地址＋源端口号”间的Easy IP转换表项（正反向），并依据查找正向Easy IP表项的结果将报文转换后向公网侧发送。
3. Router收到公网侧的回应报文后，根据其“目的IP地址＋目的端口号”查找反向Easy IP表项，并依据查表结果将报文转换后向内网侧发送。

NAT Server

NAT具有“屏蔽”内部主机的作用，但有时内网需要向外网提供服务，比如提供WWW服务或者FTP服务。这种情况下需要内网的服务器不被“屏蔽”，外网用户可以随时访问内网服务器。
NAT Server可以很好地解决这个问题，当外网用户访问内网服务器时，它通过事先配置好的“公网IP地址+端口号”与“私网IP地址+端口号”间的映射关系，将服务器的“公网IP地址+端口号”根据映射关系替换成对应的“私网IP地址+端口号”。
NAT Server实现原理图  如下图所示，NAT Server的地址转换过程如下：

1. 在Router上配置NAT Server的转换表项。
2. Router收到公网用户发起的访问请求，设备根据该请求的“目的IP+端口号”查找NAT Server转换表项，找出对应的“私网IP+端口号”，然后用查找结果替换报文的“目的IP+端口号”。
3. Router收到内网服务器的回应报文后，根据该回应报文的“源IP地址＋源端口号”查找NAT Server转换表项，找出对应的“公网IP+端口号”，然后用查找结果替换报文的“源IP地址＋源端口号”。

静态NAT/NAPT

静态NAT是指在进行NAT转换时，内部网络主机的IP同公网IP是一对一静态绑定的，静态NAT中的公网IP只会给唯一且固定的内网主机转换使用。
静态NAPT是指“内部网络主机的IP+协议号+端口号”同“公网IP+协议号+端口号”是一对一静态绑定的，静态NAPT中的公网IP可以为多个私网IP使用。
静态NAT/NAPT还支持将指定私网范围内的主机IP转换为指定的公网范围内的主机IP。当内部主机访问外部网络时，如果该主机地址在指定的内部主机地址范围内，会被转换为对应的公网地址；同样，当公网主机对内部主机进行访问时，如果该公网主机IP经过NAT转换后对应的私网IP地址在指定的内部主机地址范围内，也是可以直接访问到内部主机。