Cisco与Linux的NAT

Linux一直以来都使用基于连接跟踪的有状态NAT，虽然xtables-addons里面实现了无状态的静态NAT，即RAWNAT，和Cisco的NAT实现相比还是不够灵活，本文给出一个全局意义的解释，虽然这种解释对于实际的配置没有什么帮助，但是可以帮助你更好地理解Linux和Cisco的系统构建。

1.Cisco的方案

Cisco路由器显式的将inside和outside的概念邦定于物理接口，然后根据数据流的方向来定义NAT规则。使能NAT以后，系统中就会存在一张两个方向的NAT映射表，该表的表项如何填充取决于NAT是静态的还是动态的，如果是静态的，那么两个映射表在配置完成后填充，如果是动态的，那么表项在数据包第一次匹配到access-list的时候填充。Cisco的NAT配置如下：
内网出去时的源地址转换：
ip nat inside source(dynamic,static)/ip nat inside destination(static)
内网出去时的目标地址转换：
ip nat inside destination(dynamic,static)/ip nat outside source(static)
外网进内网的目标地址转换：
ip nat outside destination

2.Linux的方案

Linux从内部规定了数据包必须经过的5个HOOK点，在这些HOOK上执行，Linux的接口仅仅是一个match，NAT完全根据逻辑意义的字段进行配置，和物理接口没有任何关系。Linux的系统中没有类似Cisco的全局的NAT双向映射表，Linux的NAT表仅仅是一个target，针对所有match都匹配的数据包起作用，协议栈不会针对每一个数据包来查询NAT表以获得是否需要NAT的信息。Linux的NAT配置如下：
内网出去的目标地址转换：
iptables -t nat -A POSTROUTING $MATCHES -o $outside  -j SNAT --to-source
内网出去的目标地址转换：
iptables -t nat -A PREROUTING $MATCHES -i $inside  -j DNAT --to-destination
外网进内网的目标地址转换：
iptables -t nat -A PREROUTING $MATCHES -i $outside  -j DNAT --to-destination

3.对比

上述分析可见，Linux的NAT是针对matches在数据包的内核路径特定方向上做的一个动作，matches是必须的(即使它是空)，而Cisco的NAT则是针对不同进出网络的方向的数据所做的动作，matches被独立抽出来作为一个access-list只针对动态NAT有效。
        对于Linux的实现而言，由于IP本身就是一个match，所以没有办法直接使用一条iptables规则实现类似Cisco的static nat，iptables的nat的match和target都涉及到了地址本身，也就是说强制执行下面的逻辑：只要满足某些情况，就执行某个动作！对于nat而言，执行的动作只有转换到转换后的地址，此时必须需要一个明确的match，否则将针对所有的过路包进行相同的转换，目前的iptables无法支持变量，也不支持“与”和“或”，因此远没有Cisco的nat灵活。
        对于Cisco的实现而言，动态nat和Linux的iptables实现类似，只是把match剥离出来了，此处的match就是access-list，其动作就是一个pool，这个和iptables的target是一致的，至于inside和outside，只是Cisco为接口定义的角色，不是核心。Cisco的static nat可以理解为下面的逻辑：请将源地址A转换为源地址B，同时反向将目标地址从B转换为A！这是一个祈使句，而不是Linux iptables的条件句，因此Cisco的static nat是在两个方向有效的，如果是inside的source nat，由于映射是立即生效的，所以相当于outside的destination nat也添加了，而对于Cisco的动态nat，则必须限定数据的发起方向了。
        最后我们来看一下Cisco和Linux的NAT图示：
a.Cisco NAT：

b.Linux NAT：