NAT基础:NAT技术原理,静态NAT、动态NAT、NAPT、Easy IP、NAT Server的原理,以及各NAT的配置方法和转换示例。

目录

NAT 技术原理:

 静态NAT原理:

静态NAT(土豪用法):

 NAT转换示例:

 静态NAT配置方法介绍:

1、方式一:

2、方式二:

静态NAT的配置实例:

动态NAT原理:

动态NAT转换示例(1):

动态NAT配置介绍:

NAPT原理:

NAPT的配置方法:

 查看nat映射表:

Easy IP:

 Easy IP配置方法:

 NAT Server(静态PAT):

 NAT Server转换示例:

NAT Server配置示例:


NAT 技术原理:

NAT:对IP数据报文中的IP地址进行转换,是一种在现网中被广泛部署的技术,一般部署在网络出口设备,例如路由器或防火墙上。

        NAT的典型应用场景,在私有网络内部(园区、家庭)使用私有地址,出口设备部署NAT,对于“从内到外”的流量,网络设备通过NAT将数据包的源地址进行转换(转换成特定的公有地址),而对于“从外到内的”流量,则对数据包的目的地址进行转换。

        通过私有地址的使用结合NAT技术,可以有效节约公网IPv4地址。

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 静态NAT原理:

静态NAT(土豪用法):

        一个私有地址对应并固定一个公有地址,现在企业几乎不会使用(因为并不会节省公网IP地址,也并不安全,因为可以直接通过公网地址找到主机。)

        每个私有地址都有一个与之对应并且固定的公有地址,即私有地址和公有地址的关系是一对一的映射。

支持双向互访:

        私有地址访问Internet经过出口设备NAT转换时,会被转换成对应的公有地址。同时,外部网络访问内部网络时,其报文中携带的公有地址(目的地址)也会被NAT设备转换成对应的私有地址。

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 NAT转换示例:

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 静态NAT配置方法介绍:

1、方式一:

接口视图下配置静态NAT,在连接外网的接口上配置:

给每个私有地址都配置一个公有地址,一对一转换(土豪用法)

nat static global +(gloval-address--公网地址) inside +(host-address--内网主机的私网地址)

例:
nat static global 10.10.1.1 inside 192.168.1.1

2、方式二:

1、系统视图下配置静态NAT:

nat static global +(global-address) inside +(host-address)

配置命令相同,视图为系统视图,之后在具体的接口下开启静态NAT

2、进入需要开启NAT的接口,在接口下启用NAT static功能:

nat static enable

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 给多个主机配置静态NAT示例:NAT基础:NAT技术原理,静态NAT、动态NAT、NAPT、Easy IP、NAT Server的原理,以及各NAT的配置方法和转换示例。_第5张图片

 

静态NAT的配置实例:

一个公网地址对应一个私网地址。

配完后需要在公网路由器配置回来的路由,回来时目标地址的私网地址改成公网地址即可。

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动态NAT原理:

动态NAT:静态NAT严格地一对一进行地址映射,这就是导致即便内网主机长时间离线或者不发送数据时,与之对应的公有地址也处于使用状态,为了避免地址浪费,动态NAT提出了地址池的概念:所有可用的公有地址组成的地址池。

        当内部主机访问外部网络时,临时分配一个地址池中未使用的地址,并将改地址标记为“In Use”。当该主机不在访问外部网络时回收分配的地址,重新标记为“Not Use”。

        地址池中有多少个公网地址,就可以有多少个主机一起上网。例如有三个公网地址,那就有三个主机可以一起上网,第四个主机想要上网时会因为没有公网地址而访问不了外网。只能等待分配出去的公网地址被回收,才能被分配到公网地址上网。所以在现在的阶段,动态NAT也是使用的比较少的。

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动态NAT转换示例(1):

        首先把公网地址组成一个地址池,当内网主机要访问外网的时候,报文到达了路由器,路由器会根据地址池中没有被使用的地址,在没有使用的地址中给他分配一个,做地址转换,然后把这个分配过去的公网地址做上“In Use”的标记,表示正在使用。 然后将数据发送给外网。

        这样就会产生一个临时的NAT表项,生成的是临时的NAT映射表。如果这个公网地址长时间没有与外网通信,这个临时的NAT表项里的地址会存在老化现象,老化就相当于被删掉了,最后会被回收到动态NAT地址池,等待重新分配。如果表项不断的转换地,老化时间就会不断刷新,如果没有转换地址,老化时间到了,改地址就会被回收。

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 注意:

        动态的地址分配是看地址池中哪个地址空闲了,才做出的临时分配。例如上午获取的公网地址时122.1.2.2,中午出去吃饭空闲了,地址被回收了。下午再来时访问外网被分配的地址可能就是122.1.2.3了。

        所以说动态NAT地址分配的公网地址不是固定的,而是会存在变化的。

        而静态NAT配置好后,公网地址是固定不变的,内网主机会一直使用这个静态NAT分配的公网地址。

        回包时也是根据映射表查看公网地址对应的私网地址,进行地址转换,发送到内网主机。

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动态NAT配置介绍:

1、创建地址池:

nat address-group group-index start-address end-address 

配置公有地址范围,其中group-index为地址池编号,start-address、end-address分别为地址池起始地址、结束地址。

例:
nat address-group 1 122.1.2.1 122.1.2.3  --- 允许三个用户同时访问外网,因为地址池有三个外网地址。

第一步配置地址池范围,可以配置一个公网地址,也可以配置一个范围的公网地址。有多少个公网地址就有多少个主机可以同时访问外网,所以现在动态NAT用的也比较少。

2、配置地址转换ACL规则:

Acl number
Rule permit source source-address source-wildcard

配置基础acl,匹配需要进行动态转换的源地址范围。

例:acl 2000
Rule 5 permit source 192.168.1.0 0.0.0.255   --- 允许192.168.1.0这个网段的IP地址使用这个地址池。

        配置第二步的作用是允许某网段IP地址通过,只对这个范围的IP地址进行NAT地址转换,限制其他网段或其他范围的IP地址进行NAT地址转换。

        在有多个地址池时,用acl访问控制列表可以控制哪些内网地址用哪个地址池。

3、接口视图下配置带地址池的NAT Outbound:

Nat outbound acl-number address-group group-index [no-pat] ---动态nat末尾一定要加no-pat

例:
进入外网出口:
nat outbound 2000 address-group 1 no-pat    ---acl编号+地址池编号+no-pat   只有报文的源地址匹配访问控制列表的时候,才会允许使用这个地址池中的地址。

 接口下关联ACL与地址池进行动态地址转换,no-pat参数指定不进行端口转换

注:第三步配置好后,要将对方路由器配置路由表,配置的回程路由目的地址是地址池中的地址,要让转换的地址有回来的路。

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no-pat(No-Port Address Translation,非端口地址转换

动态NAT选择地址池中的地址进行地址转换时不会转换端口号,即No-PAT

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 动态nat在华为ensp模拟器中不能够很好的实现,所以不推荐在模拟器上配置。

NAPT原理:

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1、NAPT的NAT映射表比动态NAT的NAT映射表多了端口号,不同的私网地址会被分配到不同的端口号。同个公有地址也会被分到不同的端口号。

2、在做地址转换时,一个公有地址会被分配到不同的端口号,对应多个私有地址。

3、回包的时候也是依靠NAT映射表中的地址端口号,查找与之对应的地址进行回包。

4、相同的公网地址回包时,就是依靠端口号进行区分。然后找到该端口号对应的私有地址进行回包。

5、在做地址转换时,NAT映射表中公有地址端口号是不会重复的,除非老化后,该端口号被回收,该端口号才会被重新分配。详情可看产品手册。

6、使用NAPT技术的话,理论上一个公有地址可以被分配到65535+65535个端口号(TCP 1-65535 UDP 1-65535),也就是说一个公有地址可以分配给几万个个私有地址使用。

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NAPT与动态NAT的区别:

1、动态NAT选择地址池中的地址转换时不会转换端口号,即no-pat,动态nat是非端口地址转换。公有地址与私有地址还是1:1的映射关系,无法提高公有地址利用率。

2、NAPT(Network address and port Translation,网络地址端口转换),NAPT是网络地址端口转换 :从地址池中选择地址进行地址转换时不仅转换IP地址,同时也会对端口号进行转换,从而实现公有地址与私有地址的1:N映射(一个公有地址对应多个私有地址),可以有效提高公有地址的利用率。

NAPT的配置方法:

对比动态NAT的配置方法,NAPT只需要在动态NAT的基础上,把no-pat删掉即可。

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 查看nat映射表:

Dis nat session all 

Easy IP:

Easy IP:实现原理和NAPT相同,同时转换IP地址、传输层端口,区别在于Easy IP没有地址池的概念,使用接口地址做为NAT转换公有地址。

        Easy IP适用于不具有固定公网IP的场景:如通过DHCP、PPPoE拨号获取的私有网络出口,可以直接获取到的动态地址进行转换。

        Easy IP适用于小型公司或者家庭网络,没必要让运营商分配公有地址的时候使用。这时候就可以直接利用出口路由器的外网接口的地址来做一个NAPT。

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 Easy IP配置方法:

  1. 直接创建ACL列表
  2. 配置访问规则,允许哪些内网用户进行地址转换
  3. 进入外网接口使用命令:nat outbound 2000

Easy IP配置示例:

只需要用ACL将内网主机的地址段规定好,然后在在外网接口上直接用就行了

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 NAT Server(静态PAT):

NAT Server和静态NAT类似。

静态NAT 是 地址的一对一转换,允许外部主机访问内网主机的所有端口,可以双向互访,不安全。

NAT Server 是地址和端口的 一对一转换,只能让外部主机访问内网服务器的特定端口,更加的安全,仅支持单项互访,及外网主动访问内网。一般用于提供外网主机访问内网服务器的场景。

NAT Server使用场景:

NAT Server:指定[公有地址:端口]与[私有地址:端口]的一对一映射关系,将内网服务器映射到公网,当私有网络中的服务器需要对公网提供服务时使用。

外网主机主动访问[公有地址:端口]实现对内网服务器的访问。

当希望外部设备访问公司内部服务的时候,就可以使用NAT Server技术,可以让外部设备访问设定好的服务,不能访问公司所有服务,只允许访问这些允许访问的服务。

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 NAT Server转换示例:

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NAT Server配置示例:

在R1上配置NAT Server将内网服务器 192.168.1.10的80端口映射到公有地址122.1.2.1的8080端口。

配置方法:

1、进入连接外网接口:

2、进入接口后配置公有IP地址

3、配置nat server 转换,将Tcp协议访问202.10.10.1为目标地址的数据转换成192.168.1.10 8080端口。

nat sever protocol tcp global 202.10.10.1(运营商分配的公有地址) www inside 192.168.1.10 8080

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