华为路由器：NAT地址转换技术
第一节 理论环节
一、NAT的介绍
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。
二、NAT的工作原理
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。
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。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。
私有地址：
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。
三、NAT技术的三种类类型
1、静态NAT(Static NAT)
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。
| 内网 | 外网 | 转换类型 | 技术类型 |
|---|---|---|---|
| 192.168.0.20/24 | 58.211.107.14 | 一对一 | 内网192.168.0.20 |
| 192.168.0.0/24 | 58.211.107.14 | 多对一 | 192.168.0.2-254通过58.211.107.14代理上网 |
| 192.168.0.20:80 | 58.211.107.14:80 | 一对一 | NO-PAT：端口不做转换，仅转换IP |
| 192.168.0.20:8181 | 58.211.107.14:80 | 8181-80，端口一对一，IP可以是多对一 | PAT：端口、IP都转换。端口映射 |
2、动态地址NAT(Pooled NAT)
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。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。
举例：如果你们公司wan口地址是：58.211.107.14/255.255.255.248，并且你们有5个公网地址
| 内网 | 外网 |
|---|---|
| IP地址 | 58.211.107.14 |
| 子掩码 | 255.255.255.248，掩码位29 |
| 网关 | 58.211.107.9 |
以电信网络为例：
58.211.107.14/29 最多主机6个：58.211.107.9~58.211.107.14，减去1个网关，可用IP只有5个。一般第一个起始IP被电信默认设置为网关：58.211.107.9就是网关。所以可用的公网IP只有下面列表中的2-6：
| 序号 | 内网 | 外网 |
|---|---|---|
| 01 | 58.211.107.9 | 网关 |
| 02 | 58.211.107.10 | 可用IP |
| 03 | 58.211.107.11 | 可用IP |
| 04 | 58.211.107.12 | 可用IP |
| 05 | 58.211.107.13 | 可用IP |
| 06 | 58.211.107.14 | 可用IP |
最终动态地址NAT转换池为：
| 内网 | 外网 |
|---|---|
| 192.168.0.2 | 58.211.107.14 |
| 192.168.0.3 | 58.211.107.11 |
| 192.168.0.4 | 58.211.107.12 |
| 192.168.0.5 | 58.211.107.13 |
| … | … |
需要注意的是，动态地址NAT，内网和外网所对应的地址断开连接重连后就会变化，也就是说是随机的。这是它的缺点之一。
3、网络地址端口转换NAPT（Port－Level NAT）
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。网络地址端口转换NAPT（Network Address PortTranslation）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。
| 内网 | 外网 | 对应端口 | 基于NAT转发类型 |
|---|---|---|---|
| 192.168.0.20:8181 | 58.211.107.14:80 | 80-8181 | PAT：端口、IP都转换。端口映射 |
| 192.168.0.20:21 | 58.211.107.14:9111 | 21-9111 | PAT：端口、IP都转换。端口映射 |
| 192.168.0.20:3389 | 58.211.107.14:3333 | 3389-3333 | PAT：端口、IP都转换。端口映射 |
端口是还是一对一，IP可以是多对一，也可以是多对多。
第二节 实验环节
一、静态一对一NAT转换
首先安装拓扑图配置地址（省略），然后在AR1上配置一条静态NAT
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat static global 200.1.1.100 inside 192.168.1.1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]dis nat static
Static Nat Information:
Interface : GigabitEthernet0/0/1
Global IP/Port : 200.1.1.100/----
Inside IP/Port : 192.168.1.1/----
Protocol : ----
VPN instance-name : ----
Acl number : ----
Netmask : 255.255.255.255
Description : ----
Total : 1
二、动态地址池的一对一IP映射(no-pat和napt)
首先安装拓扑图配置地址（省略），然后在AR1上配置：
[R1]nat address-group 1 200.1.1.100 200.1.1.200
#配置nat转换用的公网地址池ID为1，范围200.1.1.100-200
[R1]
[R1]acl 2000
[R1-acl-basic-2000]rule permit source 192.168.1.0 0.0.0.255 #使用acl匹配需要进行转换的内网IP地址
[R1-acl-basic-2000]q
[R1]in g0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 2000 address-group 1 no-pat
#在接口出方向使用动态NAT，不做PAT端口复用
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 2000 address-group 1
#在接口出方向使用动态NAT，做PAT端口复用，不加默认就是napt
三、EasyIP，多对一
某企业仅有1个公网IP地址200.1.1.1，内网需要做地址转换的主机IP只能通过这1个公网IP做地址转换。
[R1]
[R1]acl 2000
[R1-acl-basic-2000]rule permit source 192.168.1.0 0.0.0.255 #使用acl匹配需要进行转换的内网IP地址
[R1-acl-basic-2000]q
[R1]in g0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 2000 interface GigabitEthernet 0/0/1
特别说明：
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 2000 interface GigabitEthernet 0/0/1
上面这条命令，在ensp模拟器上interface后面只能跟回环接口，真机上是可以的跟接口的，下图是真机截图：
四、NAT server 内网服务器映射
首先按照拓扑把地址配置好。
web server 配置
Client配置
不用配置网关，配网关就不叫公网了。
AR1配置
[R1]nat address-group 1 200.1.1.100 200.1.1.200
#配置nat转换用的公网地址池ID为1，范围200.1.1.100-200
[R1]
[R1]acl 2000
[R1-acl-basic-2000]rule permit source 192.168.1.0 0.0.0.255
#使用acl匹配需要进行转换的内网IP地址
[R1-acl-basic-2000]q
[R1]in g0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat server protocol tcp global 200.1.1.100 8080 inside
192.168.1.100 80
测试结果：点击获取，会弹出是否下载此文件
