网络地址转换NAT(教案第2.1节XG)

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1、第2.1节网络地址转换(NAT)2.1.2网络地址转换基本原理2.1.3网络端口地址转换（NAPT）2.1.1NAT概述2.1.4NAT技术总结（教材23.15-19）第2.1节：重点与难点重点理解和掌握：1、因特网地址分配现状和解决地址问题思想。2、NAT技术的工作原理3、结合端口的NAT技术和应用主要了解：1、因特网怎样解决对内网地址的访问2、利用NAPT技术实现服务器访问的负载均衡3、NAT和CIDR解决IPV4地址空间不足的问题网络接口层IP(RIPOSFPBGP)HTTP,FTP,SMTP,RTP等TCP网际层运输层UDP应用层ICMPIGMPARP/RARP物理层NATDN

2、S,SNMPBOOTP/DHCP基础协议体系基础协议体系支持协议/技术应用层协议2.1.1网络地址转换概述IP地址危机：当Internet迅速发展，但IPv4地址大多数被美国机构垄断，目前可申请的地址空间越来越不够用，2010年初，全球互联网IP地址刚突破了一个新的关键临界点，即IANA可分配IPv4地址剩余量已不足10%。全球IPv4地址仅剩4亿多个，2011全部耗尽。◆任何两台PC通信都需要一个唯一地址。◆因特网IPV4：近43亿个IP地址◆目前，递增速度：2亿-3亿/每年A类：10.0.0.0–10.255.255.255B类：172.16.0.0–172.31.255.255C

3、类：192.168.0.0–192.168.255.255我国面临IP地址“供需缺口”更为严峻。CNNIC截至2009年底，我国IPv4地址总量已达2.32亿个，年增长率高达27%。CNNIC报告中分析认为，3G移动互联网发展，对IP地址巨大需求。未来5年中，移动互联网的IP地址的需求预计达到5亿至9亿个。物联网发展，传感器网络、数字家庭、手机……等联网都需要IP地址。解决办法：◆IPV6（128BIT）◆网络地址转换技术（94年提出）（NAT,NetworkaddressTranslation）◆可变长子网掩码（VLSM）◆无类域间路由（CIDR）解决IPv4因特网地址不足问题，是I

4、Pv4因特网必须克服的最大问题之一，但因特网在完善中成长。NAT目前是解决IPv4地址短缺、被广泛使用的主要方法，IPv6面临的困境，……路由器NAT设备PC1PC2PC3InsideNetworkInternet2.1.2网络地址转换基本原理企业网（内网）使用私有地址空间，减少因特网地址占用；因特网（外网）使用因特网地址路由定位；在内外网边界上进行NAT转换。因特网地址空间私有地址空间Server213.18.2.4全局地址172.28.1.5192.168.0.3因特网全局地址和私有地址地址块描述10.0.0.0-10.255.255.255（或记10/8)A类私有地址块169.2

5、54.0.0-169.254.255.255(或记169.254/16)B类私有地址块172.16.0.0-172.31.255.255(或记172.16/12)16个连续B类地址块192.168.0.0-192.168.255.255(或记192.168/16)256个连续C类地址块为了防止可能的地址冲突（为什么可能存在？），IETF规定了一批只能在专网内部使用的专门地址空间—私有地址；因特网路由器只对因特网全局地址进行路由，不对私有地址进行路由。IETF根据RFC1918定义的私有地址方向IP报字段原IP地址新IP地址出源IP地址192.168.0.3172.28.1.5入目的IP

6、地址172.28.1.5192.168.0.3网络地址转换举例（PC1内外通信）NAT转换NAT转换NAT通常不是独立设备，而是路由器、防火墙和交换机中的内嵌功能。如果内部网络主要工作范围私有空间中，那么将不使用因特网全局地址，通常相当部分的内网主机大部分在内部网中工作。在和外部因特网PC交互信息时，内部的局部（私有）地址必须通过NAT转换为因特网全局地址。在NAT中多个内部地址和外部因特网全局地址转换时，就设备自动形成一张NAT地址转换表，以此进行有效准确对应转换。一般，内网轮流使用NAT地址池中的全局地址，当NAT地址池中的全局地址被用完时，主机对外部的因特网访问将等待。通常NAT

7、中全局地址数量M，一般远小于内部主机数。统计计算实际上，一个全局地址对应约4000个内部地址。为什么？如CERNET中地址和因特网地址，也可以限制部分地址访问因特网，从而大大节省因特网地址开销。当IP数据包中的地址进行转换后，还要进行校验码重新计算和修改。如图，当PC1、PC2或更多内网计算机同时访问同一服务器时，会出现什么样情况？如果PC1多个进程同时访问同一服务器，又会出现什么样情况？2.1.3网络端口地址转换（NAPT）路由器NAT设备P