网络地址转换-NAT

news2024/12/23 13:02:28

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一、相关知识

网络地址转换（Network Address Translation，NAT）的基本作用是实现内网 IP 地址与外网 IP 地址的转换。NAT 不仅能解决 IP 地址不足的问题，而且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

1、NAT的关键点

地址重用：NAT允许多个设备共享一个或少量的公网IP地址。这在IPv4地址日益紧张的情况下非常有用。
地址隐藏：通过NAT，内部网络的设备可以隐藏其真实的IP地址，从而提高网络安全性。外部网络只能看到NAT设备的公网IP地址，而无法直接访问内部网络的设备。
流量管理：NAT可以用于管理网络流量，例如通过限制某些类型的流量或实现负载均衡。
协议兼容性：NAT可以处理不同协议的地址转换，包括TCP、UDP和其他基于IP的协议。
简化网络设计：NAT简化了网络设计，因为它允许网络管理员在不更改内部网络结构的情况下扩展网络。

2、NAT的工作原理：

当内部网络的设备发送数据到外部网络时，NAT设备会将源IP地址替换为NAT设备的公网IP地址。
当外部网络的设备发送数据到内部网络时，NAT设备会将目的IP地址替换为内部网络设备的私有IP地址。

3、NAT的类型：

静态NAT：手动配置每个IP地址的映射关系。
动态NAT：自动为内部网络的设备分配公网IP地址，但映射关系是临时的。
端口地址转换（PAT）：也称为NAT Overload，允许多个内部设备通过一个公网IP地址的不同端口与外部网络通信。

4、相关CLI命令：

（1）为路由器配置静态NAT

在接口视图下建立公网 IP 地址与内网 IP 地址之间的一对一映射，有多少对映射就设置多少条命令

 [R1-GigabitEthernet0/0/1]nat static global 210.1.1.1 inside 192.168.1.1

（2）为路由器配置动态NAT

先为 NAT 创建地址池；一个地址池是连续 IP 地址的集合。地址池的起始地址必须小于或等于结束地址，并且地址数量不能超过 255 个

 [R1]nat address-group 1 210.138.10.101 210.138.10.200

然后，为 NAT 配置访问控制列表 ACL，控制允许进行地址转换的内部网络

 # 例如，创建 ACL 2000，允许内网 192.168.1.0/24 进行地址转换
 [R1]acl 2000            #基本 ACL，2000～2999 
 [R1-acl-basic-2000]rule permit source 192.168.1.0 0.0.0.255

最后，在接口视图下配置出网地址转换（NAT Outbound），建立 ACL 与公网地址池之间的关联；

 # 例如，在该路由器的 GE 0/0/1 接口使用 ACL 2000 和地址池 1 进行出网地址转换，并且不使用 NAPT（在华为设备中将 NAPT 称为端口地址转换 PAT）方式
 [R1-GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 2000 address-group 1 no-pat

no-pat 表示不使用 NAPT，内网地址和公网地址只能进行一对一转换，而不是多对一转换

（3）NAPT 配置

内网共享路由器公网接口 IP 地址的配置方法：该方法无须配置地址池，只需要创建 ACL 并指定需要 NAPT 的内部网络

 [R1]acl 2000        #基本 ACL，2000～2999 
 [R1-acl-basic-2000]rule permit source 192.168.1.0 0.0.0.255 
 [R1-acl-basic-2000]quit 
 [R1]int g0/0/1 
 [R1-GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 2000

二、NAT

1、建立网络拓扑

2、配置与分析

 PC1:
 192.168.1.1 24 192.168.1.254
 
 AR4:AR220
 sys
 un in e
 int g0/0/0
 ip add 192.168.1.254 24
 int g0/0/1
 ip add 64.1.1.1 24
 q
 acl name a bas      # 创建名为a的基础访问控制列表（ACL）
 rule permit source 192.168.0.0 0.0.255.255  # 为ACL添加一条规则：允许192.168.0.0到192.168.255.255之间的流量通过   
 q
 dis acl all         # 显示所有访问控制列表
 nat address-group 1 64.1.1.2 64.1.1.6       # 创建一个网络地址转换（NAT）地址组，名称为1
 int g0/0/1
 nat outbound 2999 address-group 1       # 配置出站NAT规则，将流量映射到地址组1中的IP地址
 
 AR2:
 sys
 un in e
 int g0/0/0
 ip add 64.1.1.100

三、动态NAT-内网访问外网

1、建立网络拓扑

2、配置与分析

实现内网中的PC1、PC2H和PC3访问到外网连接的PC5；

 PC1、PC2、PC3使用DHCP自动分配IP
 PC5:8.8.8.1 24 8.8.8.254
 AR1:
 sys
 un in e
 dhcp enable             # 启用DHCP功能
 int g0/0/0
 ip add 192.168.1.254 24
 dhcp select interface   # 选择此节点为DHCP接口
 int g0/0/1
 ip add 12.1.1.1 24
 ip route-static 0.0.0.0 0 12.1.1.2
 
 AR2
 sys
 un in e
 int g0/0/0
 ip add 12.1.1.2 24
 int g0/0/1
 ip add 23.1.1.1 24
 q
 ip route-static 192.168.1.0 24 12.1.1.1
 ip route-static 0.0.0.0 0 23.1.1.2        
 nat address-group 1 23.1.1.4 23.1.1.6    # 创建地址组
 acl 2000                                 # 创建ACL
 rule 1 permit source 192.168.1.0 0.0.0.255  允许从192.168.1.0/24这个子网中发出的所有流量通过 
 int g0/0/1
 nat outbound 2000 address-group 1   # 为接口添加ACL规则
 
 AR3:
 sys
 un in e
 int g0/0/0
 ip add 23.1.1.2 24
 int g0/0/1
 ip add 8.8.8.254 2

四、动态NAT-外网访问内网

1、建立网络拓扑

2、配置与分析

实现外网PC2访问119.1.1.123IP从而直接访问到内网PC1（172.16.0.1）

 AR3:
 sys
 un in e
 int g0/0/0
 ip add 172.16.0.254 24
 int g0/0/1
 ip add 119.1.1.1 24
 q
 ip route-static 200.200.200.0 24 119.1.1.2
 int g0/0/1
 nat server global 119.1.1.123 inside 172.16.0.1
 
 AR2:
 sys
 un in e
 int g0/0/0
 ip add 119.1.1.2 24
 int g0/0/1
 ip add 200.200.200.254 24

五、总结

静态NAT，其内网 IP 地址与外网 IP 地址之间是一对一固定转换，即内部可以访问外部，外部也可以访问内部。
动态NAT，其内网 IP 地址与外网 IP 地址之间的转换关系是随机的，只能内部访问外部，外部不能访问内部（除非增加其他机制）。当内网地址转换需求大于外网地址数量时，需要等待地址释放，这会影响访问性能。
NAPT实现内部网络的多个进程（可能分布在不同主机或同一主机上）可共享同一个外网 IP 地址，实现对外部网络的访问，从而可以最大限度地节