NAT技術(shù)的基本功能就是,用1個(gè)或幾個(gè)IP地址來(lái)實(shí)現1個(gè)私有網(wǎng)中的所有主機和公共網(wǎng)中主機的IP通信.NAT技術(shù)可為T(mén)CP,
UDP以及
ICMP數據包提供透明轉發(fā).
1,NAT工作原理
NAT的基本工作原理是,當私有網(wǎng)主機和公共網(wǎng)主機通信的IP包經(jīng)過(guò)NAT網(wǎng)關(guān)時(shí),將IP包中的源IP或目的IP在私有IP和NAT的公共IP之間進(jìn)行轉換.
NAT網(wǎng)關(guān)有2個(gè)網(wǎng)絡(luò )端口,其中公共網(wǎng)絡(luò )端口的IP地址是統一分配的公共IP,為202.204.65.2;私有網(wǎng)絡(luò )端口的IP地址是保留地址,為192.168.1.1.私有網(wǎng)中的主機192.168.1.2向公共網(wǎng)中的主機166.111.80.200發(fā)送了1個(gè)IP包(Des=166.111.80.200,Src=192.168.1.2).當IP包經(jīng)過(guò)NAT網(wǎng)關(guān)時(shí),NAT會(huì )將IP包的源IP轉換為NAT的公共IP并轉發(fā)到公共網(wǎng),此時(shí)IP包(Des=166.111.80.200,Src=202.204.65.2)中已經(jīng)不含任何私有網(wǎng)IP的信息.由于IP包的源IP已經(jīng)被轉換成NAT的公共IP,響應的IP包(Des=202.204.65.2,Src=166.111.80.200)將被發(fā)送到NAT.這時(shí),NAT會(huì )將IP包的目的IP轉換成私有網(wǎng)中主機的IP,然后將IP包(Des=192.168.1.2,Src=166.111.80.200)轉發(fā)到私有網(wǎng).對于通信雙方而言,這種地址的轉換過(guò)程是完全透明的.
2, NAPT技術(shù)
由于NAT實(shí)現是私有IP和NAT的公共IP之間的轉換,那么,私有網(wǎng)中同時(shí)與公共網(wǎng)進(jìn)行通信的主機數量就受到NAT的公共IP地址數量的限制.為了克服這種限制,NAT被進(jìn)一步擴展到在進(jìn)行IP地址轉換的同時(shí)進(jìn)行Port的轉換,這就是網(wǎng)絡(luò )地址端口轉換NAPT(Network Address Port Translation)技術(shù).
NAPT與NAT的區別在于,NAPT不僅轉換IP包中的IP地址,還對IP包中TCP和
UDP的Port進(jìn)行轉換.這使得多臺私有網(wǎng)主機利用1個(gè)NAT公共IP就可以同時(shí)和公共網(wǎng)進(jìn)行通信.
如圖2所示,私有網(wǎng)主機192.168.1.2要訪(fǎng)問(wèn)公共網(wǎng)中的Http服務(wù)器166.111.80.200.首先,要建立TCP連接,假設分配的TCP Port是1010,發(fā)送了1個(gè)IP包(Des=166.111.80.200:80,Src=192.168.1.2:1010),當IP包經(jīng)過(guò)NAT網(wǎng)關(guān)時(shí),NAT會(huì )將IP包的源IP轉換為NAT的公共IP,同時(shí)將源Port轉換為NAT動(dòng)態(tài)分配的1個(gè)Port.然后,轉發(fā)到公共網(wǎng),此時(shí)IP包(Des=166.111.80.200:80,Src=202.204.65.2:2010)已經(jīng)不含任何私有網(wǎng)IP和Port的信息.由于IP包的源IP和Port已經(jīng)被轉換成NAT的公共IP和Port,響應的IP包(Des=202.204.65.2:,Src=2010166.111.80.200:80)將被發(fā)送到NAT.這時(shí)NAT會(huì )將IP包的目的IP轉換成私有網(wǎng)主機的IP,同時(shí)將目的Port轉換為私有網(wǎng)主機的Port,然后將IP包(Des=192.168.1.2:1010,Src=166.111.80.200:80)轉發(fā)到私網(wǎng).對于通信雙方而言,這種IP地址和Port的轉換是完全透明的.
3,NAPT映射條目:記錄上面所說(shuō)的轉化IP地址和端口的條目.
NAPT映射表:NAPT映射條目的集合.
4,NAPT帶來(lái)的后果:路由器只能根據動(dòng)態(tài)建立的NAPT表來(lái)轉發(fā)來(lái)自外網(wǎng)的數據包,外網(wǎng)不能主動(dòng)建立到內網(wǎng)的連接.虛擬服務(wù)器和UPNP等轉發(fā)設置就是為了解決這個(gè)問(wèn)題而產(chǎn)生的,人為(虛擬服務(wù)器)或者通過(guò)軟件(UPNP組件)打開(kāi)一條到內網(wǎng)的通道.
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NAPT 分類(lèi): 網(wǎng)絡(luò )協(xié)議
| NAT英文全稱(chēng)是“Network Address Translation”，中文意思是“網(wǎng)絡(luò )地址轉換”，NAT有三種類(lèi)型：靜態(tài)NAT(Static NAT)、動(dòng)態(tài)地址NAT(Pooled NAT)、網(wǎng)絡(luò )地址端口轉換NAPT（Port－Level NAT）。
其中靜態(tài)NAT設置起來(lái)最為簡(jiǎn)單和最容易實(shí)現的一種，內部網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)主機都被永久映射成外部網(wǎng)絡(luò )中的某個(gè)合法的地址。而動(dòng)態(tài)地址NAT則是在外部網(wǎng)絡(luò )中定義了一系列的合法地址，采用動(dòng)態(tài)分配的方法映射到內部網(wǎng)絡(luò )。NAPT則是把內部地址映射到外部網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)IP地址的不同端口上。根據不同的需要，三種NAT方案各有利弊。
動(dòng)態(tài)地址NAT只是轉換IP地址，它為每一個(gè)內部的IP地址分配一個(gè)臨時(shí)的外部IP地址，主要應用于撥號，對于頻繁的遠程聯(lián)接也可以采用動(dòng)態(tài)NAT。當遠程用戶(hù)聯(lián)接上之后，動(dòng)態(tài)地址NAT就會(huì )分配給他一個(gè)IP地址，用戶(hù)斷開(kāi)時(shí)，這個(gè)IP地址就會(huì )被釋放而留待以后使用。
網(wǎng)絡(luò )地址端口轉換NAPT（Network Address Port Translation）是人們比較熟悉的一種轉換方式。NAPT普遍應用于接入設備中，它可以將中小型的網(wǎng)絡(luò )隱藏在一個(gè)合法的IP地址后面。NAPT與動(dòng)態(tài)地址NAT不同，它將內部連接映射到外部網(wǎng)絡(luò )中的一個(gè)單獨的IP地址上，同時(shí)在該地址上加上一個(gè)由NAT設備選定的TCP端口號。
在Internet中使用NAPT時(shí)，所有不同的信息流看起來(lái)好像來(lái)源于同一個(gè)IP地址。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)在小型辦公室內非常實(shí)用，通過(guò)從ISP處申請的一個(gè)IP地址，將多個(gè)連接通過(guò)NAPT接入Internet。實(shí)際上，許多SOHO遠程訪(fǎng)問(wèn)設備支持基于PPP的動(dòng)態(tài)IP地址。這樣，ISP甚至不需要支持NAPT，就可以做到多個(gè)內部IP地址共用一個(gè)外部IP地址上Internet，雖然這樣會(huì )導致信道的一定擁塞，但考慮到節省的ISP上網(wǎng)費用和易管理的特點(diǎn)，用NAPT還是很值得的。
NAPT（Network Address Port Translation）即網(wǎng)絡(luò )端口地址轉換，就是將多個(gè)內部地址映射為一個(gè)合法公網(wǎng)地址，但以不同的協(xié)議端口號與不同的內部地址相對應。也就是<內部地址+內部端口>與<外部地址+外部端口>之間的轉換。NAPT普遍用于接入設備中，它可以將中小型的網(wǎng)絡(luò )隱藏在一個(gè)合法的IP地址后面。
NAPT使得一組主機可以共享唯一的外部地址，當位于內部網(wǎng)絡(luò )中的主機通過(guò)NAT設備向外部主機發(fā)起會(huì )話(huà)請求時(shí)，NAT設備就會(huì )查詢(xún)NAT表，看是否有相關(guān)會(huì )話(huà)記錄，如果有相關(guān)記錄，就會(huì )將內部IP地址及端口同時(shí)進(jìn)行轉換，再轉發(fā)出去；如果沒(méi)有相關(guān)記錄，進(jìn)行IP地址和端口轉換的同時(shí)，還會(huì )在NAT表增加一條該會(huì )話(huà)的記錄。外部主機接收到數據包后，用接受到的合法公網(wǎng)地址及端口作為目的IP地址及端口來(lái)響應，NAT設備接收到外部回來(lái)的數據包，再根據NAT表中的記錄把目的地址及端口轉換成對應的內部IP地址及端口，轉發(fā)給該內部主機。 |
