nat网络地址转换实验详解

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1、原理回顾网络地址转换（NAT，NetworkAddressTranslation）属接入广域网（WAN）技术，是•种将私有（保留〉地址转化为合法IP地址的转换技术，它被广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。原W很简单，NAT不仪完美地解决了IP地址不足的问题，而且还能够宥效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。里然NAT可以借助于某驻代理服务器米实现，但考虑到运算成本和网络性能，很多时候都是在路由器上米实现的。随着接入Internet的计算机数量的不断猛增，IP地址资源也就愈加显得捉襟见肘。事实上，除了中国教育和科研计算机网（CERNET）外，一

2、般用户儿乎申请不到整段的C类IP地址。在其他ISP那里，即使是拥有儿百台计算机的大型局域网用户，当他们申请IP地址吋，所分配的地址也不过只有儿个或十儿个IP地址。敁然，这样少的IP地址根本无法满足网络用户的需求，于是也就产生了NAT技术。I.NAT简介借助于NAT，私有（保留）地址的"内部"网络通过路由器发送数据包时，私有地址被转换成合法的IP地址，一个局域网只需使用少量IP地址（甚至是1个〉即可实现私有地址网络内所有计算机与Internet的通信需求。NAT将自动修改丨P报文的源丨P地址和目的IP地址，Ip地址校验则在NAT处理过程中自动完成（对于ICMP，NAT也自动完成地址转换）

3、。有些应用程序将源IP地址嵌入到IP报文的数据部分中，所以还需要同时对报文进行修改，以匹配IP头中己经修改过的源IP地址。否则，在报文数据都分别嵌入IP地址的应用程序就不能正常工作。2.NAT实现方式NAT的实现方式宥三种，即静态转换StaticNat、动态转换DynamicNat和端口多路复用OverLoad。静态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公有IP地址，IP地址对是一对一的，是-•成不变的，某个私有IP地址只转换为某个公宥IP地址。借助于静态转换，可以实现外部网络对内部网络屮某些特定设备（如服务器）的访问。动态转换是指将内部网络的私冇IP地址转换为公用IP地址时，IP地址

4、对是不确定的，而是随机的，所冇被授权访问上Internet的私冇IP地址可随机转换为任何指定的合法IP地址。也就是说，只耍指定哪些内部地址可以进行转换，以及用哪些合法地址作为外部地址时，就叫以进行动态转换，动态转换吋以使用多个合法外部地址集。当ISP提供的合法IP地址略少于网络PJ部的计算机数泉时，可以采用动态转换的方式。端口多路复用（PortaddressTranslation，PAT〉是指改变外出数据包的源端口并进行端口转换，即端口地址转换（PAT,PortAddressTranslation）.采用端口多路复用方式。内部网络的所有主机均可共享一个合法外部IP地址实现对Intern

5、et的访问，从而可以最大限度地节约IP地址资源。同时，又可隐藏网络内部的所有主机，有效避免来ftinternet的攻击。因此，目前网络中应用最多的就是端口多路ffi用方式。受到NAT影响的应用程序一些髙层协议（比如FTP，Quake，SIP,VPN）是在IP包的有效数据内发送网络层（第三层）信息的。比如，主动模式的FTP使用单独的端n分别来控制命令传输和数据传输。当诘求一个文件传输时，主机在发送诘求的同时也通知对方自己想要在哪个端n接受数据，似是，如果主机是在一个简单的NAT防火墙后发送的诺求，那么由丁•端门的映射将会使对方接收到的信息无效。—个应用层网关（ApplicationLay

6、erGateway或ALG）可以修正这个问题。运行在NAT防火墙设备上的ALG软件模块可以史新任何由地址转换而导致无效的信息。显然，ALG需要明D它所要修正的上层协议，所以每个有这种问题的协议都需要有一个单独的ALG,但是，除FTP外的大多数传统的客户机一服务器协议不需要发送网络层（第三层）信息，也就不需要ALG。这个问题的另-个可能的解决方法是使用象STUN这样的技术，但是这只针对建立在UDP上的岛层协议，并且需要它内逑这种技术。这种技术对对称NAT也是无效的。还有••种可能的方案是UPnP,但它需要和NAT设备配合起来使用.工作原理当一台小型商务企业的内部网计算机用户连接到Inte

7、rnet资源时，该用户的TCP/IP协议产生一个IP数据包，该数据包包含以下值，这些值位于IP和TCP或UDP标头中：（粗体内容表示受NAT影响的项目）：•目标IP地址:Internet资源IP地址•源IP地址：私冇IP地址•目标端口：Internet资源TCP或UDP端门•源端口：源应用程序TCP或UDP端门请求源主机或者其它路由器将此IP数据包发送给NAT,然后由NAT将向外发送的数据包的地址解析如卜•目标IP地址：Internet资源IP