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1.为什么出现了NAT?

IP地址只有32位,最多只有42.9亿个地址,还要去掉保留地址、组播地址,能用的地址只有36亿左右,但是当下有数以万亿的主机,没有这么多IP地址怎么办,后面有了IPv6,但是当下IPv4还是主流,利用IPv4怎么满足这么多主机的IP地址呢?答案就是NAT,NAT技术使公司、机构以及个人产生以及局域网,然后在各个局域网的边界WAN端口使用一个或多个公网的IPv4进行一对多转换

NAT使用基于session的转换规则

TCP/UDP :私有Host的Ipv4 + port   <======>  NAT公网的Ipv4 + port
ICMP :私有Host的Ipv4 + sessionID <======>  NAT公网的Ipv4 +  sessionID

2.NAT定义

NAT是 Network Address Translation 网络地址转换的缩写。
NAT是将私有IP地址通过边界路由转换成外网IP地址,在边界路由的NAT地址转换表记录下这个转换映射记录,当外部数据返回时,路由使用NAT技术查询NAT转换表,再将目标地址替换成内网用户IP地址。

RFC1918规定了三块专有的地址,作为私有的内部组网使用:

  • A类:10.0.0.0—10.255.255.255      10.0.0.0/8
  • B类:172.16.0.0—172.31.255.255   172.16.0.0/12
  • C类:192.168.0.0—192.168.255.255 192.168.0.0/16

这三块私有地址本身是可路由的,只是公网上的路由器不会转发这三块私有地址的流量;当一个公司内部配置了这些私有地址后,内部的计算机在和外网通信时,公司的边界路由会通过NAT或者PAT技术,将内部的私有地址转换成外网IP,外部看到的源地址是公司边界路由转换过的公网IP地址,这在某种意义上也增加了内部网络的安全性。

3.三种NAT技术

假设一种场景,公司对外的有两个公网IP地址是 191.4.4.1/191.4.4.2,有两台主机A和B,局域网地址分别是192.168.1.2和192.168.1.3

3.1 静态NAT

静态NAT就是一对一映射,内部有多少私有地址需要和外部通信,就要配置多少外网IP地址与其对应,并不节省外网IP,所以一般不用
   

3.2 动态NAT

动态NAT是在路由器上配置一个外网IP地址池,当内部有计算机需要和外部通信时,就从地址池里动态的取出一个外网IP,并将他们的对应关系绑定到NAT表中,通信结束后,这个外网IP才被释放,可供其他内部IP地址转换使用,这个DHCP租约IP有相似之处。

3.3 PAT(port address Translation,端口地址转换,也叫端口地址复用)

这是最常用的NAT技术,也是IPv4能够维持到今天的最重要的原因之一,它提供了一种多对一的方式,对多个内网IP地址,边界路由可以给他们分配一个外网IP,利用这个外网IP的不同端口和外部进行通信。

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