网络地址转换NAT

网络地址转换(NAT,Network Address Translation)属接入广域网(WAN)技术,是一种将私有(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。原因很简单，NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题，而且还能够有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。
　　虽然NAT可以借助于某些代理服务器来实现，但考虑到运算成本和网络性能，很多时候都是在路由器上来实现的。
　　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，一般用户几乎申请不到整段的C类IP地址。在其他ISP那里，即使是拥有几百台计算机的大型局域网用户，当他们申请IP地址时，所分配的地址也不过只有几个或十几个IP地址。显然，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。
　　l.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IP报文的源IP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。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头中已经修改过的源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的实现方式有三种，即静态转换Static Nat、动态转换Dynamic Nat 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，是一成不变的，某个私有IP地址只转换为某个公有IP地址。借助于静态转换，可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备(如服务器)的访问。
　　动态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公用IP地址时，IP地址是不确定的，是随机的，所有被授权访问上Internet的私有IP地址可随机转换为任何指定的合法IP地址。也就是说，只要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，就可以进行动态转换。动态转换可以使用多个合法外部地址集。当ISP提供的合法IP地址略少于网络内部的计算机数量时。可以采用动态转换的方式。
　　端口多路复用(Port address Translation,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，Port Address Translation).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Internet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，有效避免来自internet的攻击。因此，目前网络中应用最多的就是端口多路复用方式。
　　3.网络地址转换(NAT)的实现
　　在配置网络地址转换的过程之前，首先必须搞清楚内部接口和外部接口，以及在哪个外部接口上启用NAT。通常情况下，连接到用户内部网络的接口是NAT内部接口，而连接到外部网络(如Internet)的接口是NAT外部接口。
　　1).静态地址转换的实现
　　假设内部局域网使用的lP地址段为192.168.0.1~192.168.0.254，路由器局域网端(即默认网关) 的IP地址为192.168.0.1，子网掩码为255.255.255.0。网络分配的合法IP地址范围为 61.159.62.128~61.159.62.135，路由器在广域网中的IP地址为61.159.62.129，子网掩码为 255.255.255.248可用于转换的IP地址范围为61.159.62.130~61.159.62.134。要求将内部网址 192.168.0.2~192.168.0.6分别转换为合法IP地址61.159.62.130~61.159.62.134。
　　第一步，设置外部端口。
　　interface serial 0
　　ip address 61.159.62.129 255.255.255.248
　　ip nat outside
　　第二步，设置内部端口。
　　interface ethernet 0
　　ip address 192.168.0.1 255.255.255.0
　　ip nat inside
　　第三步，在内部本地与内部合法地址之间建立静态地址转换。
　　ip nat inside source static 内部本地地址内部合法地址。
　　示例：
　　ip nat inside source static 192.168.0.2 61.159.62.130 //将内部网络地址192.168.0.2转换为合法IP地址61.159.62.130
　　ip nat inside source static 192.168.0.3 61.159.62.131 //将内部网络地址192.168.0.3转换为合法IP地址61.159.62.131
　　ip nat inside source static 192.168.0.4 61.159.62.132 //将内部网络地址192.168.0.4转换为合法IP地址61.159.62.132
　　ip nat inside source static 192.168.0.5 61.159.62.133 //将内部网络地址192.168.0.5转换为合法IP地址61.159.62.133
　　ip nat inside source static 192.168.0.6 61.159.62.134 //将内部网络地址192.168.0.6转换为合法IP地址61.159.62.134
　　至此，静态地址转换配置完毕。
　　2).动态地址转换的实现
　　假设内部网络使用的IP地址段为172.16.100.1~172.16.100.254,路由器局域网端口（即默认网关）的IP地址为172.16.100.1,子网掩码为255.255.255.0。网络分配的合法IP地址范围为 61.159.62.128~61.159.62.191，路由器在广域网中的IP地址为61.159.62.129,子网掩码为 255.255.255.192,可用于转换的IP地址范围为61.159.62.130~61.159.62.190。要求将内部网址 172.16.100.1~172.16.100.254动态转换为合法IP地址61.159.62.130~61.159.62.190。
　　第一步，设置外部端口。
　　设置外部端口命令的语法如下：
　　ip nat outside
　　示例：
　　interface serial 0 //进入串行端口serial 0
　　ip address 61.159.62.129 255.255.255.248//将其IP地址指定为61.159.62.129,子网掩码为255.255.255.248
　　ip nat outside //将串行口serial 0设置为外网端口
　　注意，可以定义多个外部端口。
　　第二步，设置内部端口。
　　设置内部接口命令的语法如下：
　　ip nat inside
　　示例：
　　interface ethernet 0 //进入以太网端口Ethernet 0
　　ip address 172.16.100.1 255.255.255.0 // 将其IP地址指定为172.16.100.1,子网掩码为255.255.255.0
　　ip nat inside //将Ethernet 0 设置为内网端口。
　　注意，可以定义多个内部端口。
　　第三步，定义合法IP地址池。
　　定义合法IP地址池命令的语法如下：
　　ip nat pool 地址池名称 起始IP地址 终止IP地址 子网掩码
　　其中，地址池名字可以任意设定。
　　示例：
　　ip nat pool chinanet 61.159.62.130 61.159.62.190 netmask 255.255.255.192 //指明地址缓冲池的名称为net,IP地址范围为61.159.62.130~61.159.62.190,子网掩码为 255.255.255.192。需要注意的是，即使掩码为255.255.255.0，也会由起始IP地址和终止IP地址对IP地址池进行限制。
　　或ip nat pool test 61.159.62.130 61.159.62.190 prefix-length 26
　　注意，如果有多个合法IP地址范围，可以分别添加。例如，如果还有一段合法IP地址范围为"211.82.216.1~211.82.216.254"，那么，可以再通过下述命令将其添加至缓冲池中。
　　ip nat pool cernet 211.82.216.1 211.82.216.254 netmask 255.255.255.0
　　或
　　ip nat pool test 211.82.216.1 211.82.216.254 prefix-length 24
　　第四步，定义内部网络中允许访问Internet的访问列表。
　　定义内部访问列表命令的语法如下：
　　access-list 标号 permit 源地址 通配符（其中，标号为1~99之间的整数）
　　access-list 1 permit 172.16.100.0 0.0.0.255 //允许访问Internet的网段为172.16.100.0~172.16.100.255，反掩码为0.0.0.255。需要注意的是，在这里采用的是反掩码，而非子网掩码。反掩码与反掩码的关系为：反掩码+子网掩码=255.255.255.255。例如，子网掩码为255.255.0.0，则反掩码为0.0.255.255；子网掩码为255.0.0.0,则反掩码为0.255.255.255;子网掩码为255.252.0.0,则反掩码为 0.3.255.255;子网掩码为255.255.255.192，则反掩码为 0.0.0.63。
　　另外，如果想将多个IP地址段转换为合法IP地址，可以添加多个访问列表。例如，当欲将172.16.98.0~172.16.98.255和172.16.99.0~172.16.99.255转换为合法IP地址时，应当添加下述命令：
　　access-list2 permit 172.16.98.0 0.0.0.255
　　access-list2 permit 172.16.99.0 0.0.0.255
　　第五步，实现网络地址转换。
　　在全局设置模式下，将由access-list指定的内部本地地址与指定的内部合法地址池进行地址转换。命令语法如下：
　　ip nat inside source list 访问列表标号 pool 内部合法地址池名字
　　示例：
　　ip nat inside source list 1 pool chinanet
　　如果有多个内部访问列表，可以一一添加，以实现网络地址转换，如
　　ip nat insde source list 2 pool chinanet
　　ip nat insde source list 3 pool chinanet
　　如果有多个地址池，也可以一一添加，以增加合法地址池范围，如
　　ip nat insde source list 1 pool cernet
　　ip nat insde source list 2 pool cernet
　　ip nat insde source list 3 pool cernet
　　至此，动态地址转换设置完毕。
　　3).端口复用动态地址转换(PAT)
　　内部网络使用的IP地址段为 10.100.100.1~10.100.100.254,路由器局域网端口（即默认网关）的IP地址为10.100.100.1，子网掩码为 255.255.255.0。网络分配的合法IP地址范围为202.99.160.0~202.99.160.3,路由器广域网中的IP地址为 202.99.160.1,子网掩码为255.255.255.252，可用于转换的IP地址为202.99.160.2。要求将内部网址 10.100.100.1~10.100.100.254 转换为合法IP地址202.99.160.2。
　　第一步，设置外部端口。
　　interface serial 0
　　ip address 202.99.160.1 255.255.255.252
　　ip nat outside
　　第二步，设置内部端口。
　　interface ethernet 0
　　ip address 10.100.100.1 255.255.255.0
　　ip nat inside
　　第三步，定义合法IP地址池。
　　ip nat pool onlyone 202.99.160.2 202.99.160.2 netmask 255.255.255.252
　　// 指明地址缓冲池的名称为onlyone,IP地址范围为202.99.160.2,子网掩码为255.255.255.252。由于本例只有一个IP地址可用，所以，起始IP地址与终止IP地址均为202.99.160.2。如果有多个IP地址，则应当分别键入起止的IP直址。
　　第四步，定义内部访问列。
　　access-list 1 permit 10.100.100.0 0.0.0.255
　　允许访问Internetr的网段为10.100.100.0~10.100.100.255，子网掩码为255.255.255.0。需要注意的是，在这里子网掩码的顺序跟平常所写的顺序相反，即0.255.255.255。
　　第五步，设置复用动态地址转换。
　　在全局设置模式下，设置在内部的本地地址与内部合法IP地址间建立复用动态地址转换。命令语法如下：
　　ip nat inside source list访问列表号pool内部合法地址池名字overload
　　示例：
　　ip nat inside source list1 pool onlyone overload //以端口复用方式，将访问列表1中的私有IP地址转换为onlyone IP地址池中定义的合法IP地址。
　　注意:overload是复用动态地址转换的关键词。
　　至此，端口复用动态地址转换完成。