网络地址转换

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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。

简介
基本网络地址转换（Basic NAT）是一种将一组 IP地址映射到另一组 IP 地址的技术，这对终端用户来说是透明的。网络地址端口转换（NAPT）是一种将群体网络地址及其对应 TCP/UDP 端口翻译成单个网络地址及其对应TCP/UDP端口的方法。这两种操作，即传统 NAT 提供了一种机制，将只有私有地址的内部领域连接到有全球唯一注册地址的外部领域。
转换原因
由于保密原因或 IP 在外网不合法，网络的内部 IP 地址无法在外部网络使用，就产生了 IP 地址转换的需求。局域网络以外的网络的拓扑结构能以多种方式改变：公司更换供应商；重组公司主干网络或者供应商合并或散伙。一旦外部拓扑结构改变，本地网络的地址分配也必须改变以反映外部变化。通过将这些变化集中在单个地址转换路由器中，局域网用户并不需知道这些改变。基本地址转换允许主机从内部网络中透明地访问外部网络，并容许从外部访问选定的本地主机。对于一个机构其网络主要用于内部服务而仅有时用于外部访问， 这种配置是很适用的。
使用这种转换方法是有一定限制的，即会话的请求及响应的发送必须经过相同的 NAT路由器。在边界路由器上安装 NAT 能确保这一过程，边界路由器在该域中是唯一的，而所有经过的 IP 包要么来自于此域要么到达此域。此外还可使用多重 NAT 设备确保这一过程。
NAT 解决方法有其不足之处，仅以增强的网络状态作为补充，而忽略了 IP 地址端对端的重要性。结果是，由于存在 NAT 设备，由 IPSec 保证的端对端 IP 网络级安全无法应用到终端主机。此方法的优势是不需要改变主机或路由器就可以直接安装 NAT 。
转换方式
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。
相关实现
简介
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。
静态转换
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。
动态转换
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 net 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。反掩码与子网掩码的关系为：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，刚反掩码为 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 2 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 2 pool cernet
ip nat insde source list 2 pool cernet
ip nat insde source list 2 pool cernet
至此，动态地址转换设置完毕。