NAT原理简介和virtualbox当中的NAT实现（转）

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NAT原理简介

　　NAT英文全称是“Network Address Translation”，中文意思是“网络地址转换”，它是一个IETF(Internet Engineering Task Force, Internet工程任务组)标准，允许一个整体机构以一个公用IP（Internet Protocol）地址出现在Internet上。顾名思义，它是一种把内部私有网络地址（IP地址）翻译成合法网络IP地址的技术。如图：

                                

      简单地说，NAT就是在局域网内部网络中使用内部地址，而当内部节点要与外部网络进行通讯时，就在网关（可以理解为出口，打个比方就像院子的门一样）处，将 内部地址替换成公用地址，从而在外部公网（internet）上正常使用，NAT可以使多台计算机共享Internet连接，这一功能很好地解决了公共 IP地址紧缺的问题。通过这种方法，您可以只申请一个合法IP地址，就把整个局域网中的计算机接入Internet中。这时，NAT屏蔽了内部网络，所有 内部网计算机对于公共网络来说是不可见的，而内部网计算机用户通常不会意识到NAT的存在。如图2所示。这里提到的内部地址，是指在内部网络中分配给节点 的私有IP地址，这个地址只能在内部网络中使用，不能被路由（一种网络技术，可以实现不同路径转发）。虽然内部地址可以随机挑选，但是通常使用的是下面的 地址：10.0.0.0~10.255.255.255，172.16.0.0~172.16.255.255， 192.168.0.0~192.168.255.255。NAT将这些无法在互联网上使用的保留IP地址翻译成可以在互联网上使用的合法IP地址。而全 局地址，是指合法的IP地址，它是由NIC（网络信息中心）或者ISP(网络服务提供商)分配的地址，对外代表一个或多个内部局部地址，是全球统一的可寻 址的地址。

                             

      NAT 功能通常被集成到路由器、防火墙、ISDN路由器或者单独的NAT设备中。比如Cisco路由器中已经加入这一功能，网络管理员只需在路由器的IOS中设 置NAT功能，就可以实现对内部网络的屏蔽。再比如防火墙将WEB Server的内部地址192.168.1.1映射为外部地址202.96.23.11，外部访问202.96.23.11地址实际上就是访问访问 192.168.1.1。另外资金有限的小型企业来说，现在通过软件也可以实现这一功能。Windows 98 SE、Windows 2000 都包含了这一功能。

NAT技术类型

　　NAT有三种类型：静态NAT(Static NAT)、动态地址NAT(Pooled NAT)、网络地址端口转换NAPT（Port－Level NAT）。

　　其中静态NAT设置起来最为简单和最容易实现的一种，内部网络中的每个主机都被永久映射成外部网络中的某个合法的地址。而动态地址NAT则是在外部网络中定 义了一系列的合法地址，采用动态分配的方法映射到内部网络。NAPT则是把内部地址映射到外部网络的一个IP地址的不同端口上。根据不同的需要，三种 NAT方案各有利弊。

　　动态地址NAT只是转换IP地址，它为每一个内部的IP地址分配一个临时的外部IP地址，主要应用于拨号，对于频繁的远程联接也可以采用动态NAT。当远程用户联接上之后，动态地址NAT就会分配给他一个IP地址，用户断开时，这个IP地址就会被释放而留待以后使用。

　　网 络地址端口转换NAPT（Network Address Port Translation）是人们比较熟悉的一种转换方式。NAPT普遍应用于接入设备中，它可以将中小型的网络隐藏在一个合法的IP地址后面。NAPT与 动态地址NAT不同，它将内部连接映射到外部网络中的一个单独的IP地址上，同时在该地址上加上一个由NAT设备选定的TCP端口号。
　　 在Internet 中使用NAPT时，所有不同的信息流看起来好像来源于同一个IP地址。这个优点在小型办公室内非常实用，通过从ISP处申请的一个IP地址，将多个连接通 过NAPT接入Internet。实际上，许多SOHO远程访问设备支持基于PPP的动态IP地址。这样，ISP甚至不需要支持NAPT，就可以做到多个 内部IP地址共用一个外部IP地址上Internet，虽然这样会导致信道的一定拥塞，但考虑到节省的ISP上网费用和易管理的特点，用NAPT还是很值 得的。

 

virtualbox里的NAT实现

     要实现NAT，主机一般有两块网卡，一块负责外网连接，一块负责和内部网路连接。但是在我本地台式机只有一块网卡，安装virtualbox后照样能使用NAT，这是为什么呢？

     我的宿主机是win7 64位（ip为192.168.52.238），虚拟机为centos7（ip为 10.0.2.15）,只有一块网卡，我们将虚拟机的22端口映射到4000端口，这样就可以在宿主机里用通过ssh连接到虚拟机， NAT端口转发设置如下：

     

 

  设置好了之后，在win7宿主机里使用securecrt登陆虚拟机：

  

 然后在在win7里执行cmd打开控制台,执行 netstat -an -b -p tcp 查看网络连接情况：

    

    可以清楚的看到，virtualbox 程序本身开了两个服务：

    1、在win7里启一个监听服务，监听40000端口，接收从宿主机发往虚拟机的请求

    2、virtualbox本身有另一个服务将收到的请求转发给虚拟机的22端口，因为从虚拟机的netstat命令可以看出是从一个10.0.2.2的地址连接过来的，所以这里virtualbox本身充当了一个网          卡的作用，virtualbox用启动一个tcp服务进行listen映射的端口，并将数据进行宿主机和虚拟机的转发，逻辑上起到了一个网卡的作用。

    3、因为实际起作用的是一个tcp连接，所以原则上只要网络上能连接到宿主机也就能连接到宿主机上的虚拟机，这样与宿主机同一个网段的其他机器也可以通过40000端口访问虚拟机，实际测试也确实是这样。

 

该博客前半部分的内容引用了：

http://www.emule.org.cn/topic/nat/