NAT网络地址转换

NAT (Network Address Translation) 又称为网络地址转换,用于实现私有网络和公有网络之间的互访。

私有网络地址和公有网络地址

公有网络地址(以下简称公网地址)是指在互联网上全球唯一的IP地址。 2019年11月26日,是人类互联网时代值得纪念的一天, 全球近43亿 个IPv4地址已正式耗尽。
私有网络地址(以下简称私网地址)是指内部网络或主机的IP地址,IANA(互联网数字分配机构)规定将下列的IP地址保留用作私网地址,不在Internet上被分配,可在一个单位或公司内部使用。RFC1918中规定私有地址如下:
A类私有地址: 10.0.0.0~10.255.255.255
B类私有地址: 172.16.0.0~172.31.255.255
c类私有地址: 192.168.0.0~192.168.255.255

NAT的工作原理

NAT用来将内网地址和端口号转换成合法的公网地址和端口号,建立一个会话,与公网主机进行通信
NAT外部的主机无法主动跟位于NAT内部的主机通信,NAT内部主机想要通信,必须主动和公网的一个IP通信, 路由器负责建立一个映射关系,从而实现数据的转发

NAT功能

NAT不仅能解决了IP地址不足的问题,而且还能够有效地避免来自网络外部的侵入,隐藏并保护网络内部的计算机。
1.宽带分享:这是NAT主机的最大功能。
2.安全防护: NAT之内的PC联机到Internet上面时,他所显示的IP是NAT主机的公网IP,所以Client端的PC就具有一 定程度的安全了,外界在进行portscan (端口扫描)的时候,就侦测不到源Client端的PC。

优缺点

优点:节省公有合法IP地址、处理地址重叠、增强灵活性、安全性
缺点:延迟增大、配置和维护的复杂性、不支持某些应用

NAT包含四类地址

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静态NAT

静态NAT实现私网地址和公网地址的一对一转换。有多少个私网地址就需要配置多少个公网地址。静态NAT不能节约公网地址,但可以起到隐藏内部网络的作用。
内部网络向外部网络发送报文时,静态NAT将报文的源IP地址替换为对应的公网地址:外部网络向内部网络发送响应报文时,静态NAT将报文的目的地址替换为相应的私网地址。
image.png

静态NAT的两种配置方法

第一 种:
全局模式下设置静态NAT
[R1]nat static global 8.8.8.8 inside 192.168.10.10
[R1]int g0/0/1 ###外网口
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat static enable ###在网口上启动nat static enable功能
第二种:

直接在接口上声明nat static
[R1]int g0/0/1 ###外网口
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat static global 8.8.8.8 inside 192.168.10.10
[R1]dis nat static ###查看NAT静态配置信息

动态NAT

多个私网IP地址对应多个公网IP地址,基于地址池一对一映射

动态NAT配置方法

1、配置外部网口和内部网口的IP地址
2、定义合法IP地址池
[R1]nat address-group 1 212.0.0.100 212.0.0.200 ###新建一个名为1的nat地址池
3、定义访问控制列表
[R1]acl 2000 ###创建ACL,允许源地址为192.168.20.0/24网段和11.0.0.0/24的数据通过
[R1-acl-basic-2000] rule permit source 192.168.20.0 0.0.0.255
[R1-acl-basic-2000]rule permit source 11.0.0.0 0.0.0.255
4、在外网口上设置动态IP地址转换
[R1-acl-basic-2000]int g0/0/1 ###外网口
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 2000 address-group 1 no-pat ###将ACL2000匹配的数据转换为改接口的IP地址作为源地址(no pat不做端口转换,只做IP地址转换,默认为pat )
[R1]dis nat outbound ###查看NAT Outbound的信息

PAT端口多路复用

PAT又称为NAPT (Network Address PortTranslation),它实现一个公网地址和多个私网地址之间的映射,因此可以节约公网地址。PAT的基本原理是将不同私网地址的报文的源IP地址转换为同一公网地址,但他们被转换为该地址的不同端口号,因而仍然能够共享同一地址。
PAT有以下作用:
1.改变数据包的ip地址和端口号;
2.能够大量节约公网IP地址。
PAT的类型有以下:
1.动态PAT, 包括NAPT和Easy IP
2.静态PAT,包括NAT Server

NAPT: 多个私网IP地址对应固定外网IP地址(比如200.1.1.10),配置方法与动态NAT类似

EasyIP: 多个私网IP地址对应路由器外网接口的公网IP地址(比如12.0.0.1)

NAT Server:端口映射,将私网地址端口映射到公网地址,实现内网服务器供外网用户访问

NAPT配置方法

1、配置外部网口和内部网口的IP地址
2、定义合法IP地址池
[R1]nat address-group 1 200.1.1.10 200.1.1.10 ###使用一个固定IP
3、定义访问控制列表
[R1]acl 2000 ###允许源地址为192.168.30.0/24网段的数据通过
[R1-acl-adv-2000]rule permit source 192.168.30.0 0.0.0.255
4、在外网口上设置IP地址转换
[R1-acl-basic-2000]int g0/0/1 ###外网口
[Rl-GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 2000 address-group 1

EasyIP配置方法

1、配置外部网口和内部网口的IP地址
2、定义合法IP地址池
由于直接实验外网口IP地址所以不用再定义IP地址池
3、定义访问控制列表
[R1]acl 3000 ###允许源地址为192.168.30.0/24网段的数据通过
[R1-ac1-adv-3000]rule permit ip source 192.168.30.0 0.0.0.255
4、在外网口,上设置IP地址转换
[R1]int g0/0/1 ###外网口
[R1 -GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 3000 ###当ac13000匹配的源IP数据到达此接口时,转换为该接口的IP地址做为源地址
[R1]display nat session all ### 查看NAT的流表信息

NAT Server配置方法

[R1]int g0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat server protocol tcp global 9.9.9.9 www inside 192.168.10.100 www ###在连接公网的接口上将私网服务器地址和公网地址做一对NAT映射绑定
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat server protocol tcp global current- interface 8080 inside 10.1.1.1 www
###在连接公网的接口上将私网服务器地址和外网接口做一对NAT映射绑定
[R1 -GigabitEthernet0/0/1]nat server protocol tcp global current- interface 2121 inside 10.1.1.2 ftp
###端口为21可以直接使用关键字“ftp”代替