第8章网络协议-NAT
1、NAT概述
NAT产生的技术背景
- 随着互联网用户的增多，IPv4的公有地址资源显得越发短缺。
- 时IPv4公有地址资源存在地址分配不均的问题，这导致部分地区的IPv4可用公有地址严重不足。
- 一方面NAT缓解了IPV4地址短缺的问题，另一方面NAT技术让外网无法直接与使用私有地址的内网进行通信，提升了内网的安全性。
私有IP地址
- 公有地址：由专门的机构管理、分配，可以在Internet上直接通信的IP地址。【要钱买的】
- 私有地址：组织和个人可以任意使用，无法在Internet上直接通信，只能在内网使用的IP地址。【内网里面使用】
- A、B、C类地址中各预留了一些地址专门作为私有IP地址（RFC1918）：
- A类：10.0.0.0~10.255.255.255
- B类：172.16.0.0~172.31.255.255
- C类：192.168.0.0~192.168.255.255
NAT技术原理
- NAT：对IP数据报文中的IP地址进行转换，是一种在现网中被广泛部署的技术，一般部署在网络出口设备，例如路由器或防火墙上。绝大多数交换机不支持NAT功能
- NAT的典型应用场景：在私有网络内部（园区、家庭）使用私有地址，出口设备部署NAT，对于“从内到外”的流量，网络设备通过NAT将数据包的源地址进行转换（转换成特定的公有地址），而对于”从外到内的”流量，则对数据包的目的地址进行转换。
- 通过私有地址的使用结合NAT技术，可以有效节约公网IPV4地址。
2、静态NAT
静态NAT原理
- 静态NAT：每个私有地址都有一个与之对应并且固定的公有地址，即私有地址和公有地址之间的关系是一对一映射。
- 支持双向互访：私有地址访问Internet经过出口设备NAT转换时，会被转换成对应的公有地址。同时，外部网络访问内部网络时，其报文中携带的公有地址（目的地址）也会被NAT设备转换成对应的私有地址。【并不能解决IPv4地址数量有限的问题，需要申请多个IP地址】
静态NAT配置介绍
方式一：接口视图下配置静态NAT
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0] nat static global (global-address) inside (host-address)
global参数用于配置外部公有地址，inside参数用于配置内部私有地址。
方式二：系统视图下配置静态NAT
[Huawei] nat static global (global-address) inside (host-address)
配置命令相同，视图为系统视图，之后在具体的接口下开启静态NAT。
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0] nat static enable
在接口下使能nat static功能。
3、动态NAT
动态NAT原理
- 动态NAT：静态NAT严格地一对一进行地址映射，这就导致即便内网主机长时间离线或者不发送数据时，与之对应的公有地址也处于使用状态。为了避免地址浪费，动态NAT提出了地址池的概念：所有可用的公有地址组成地址池。
- 当内部主机访问外部网络时临时分配一个地址池中未使用的地址，并将该地址标记为“In Use”。当该主机不再访问外部网络时回收分配的地址，重新标记为“Not Use”。
动态NAT配置介绍
- 创建地址池
[Huawei] nat address-group group-index start-address end-address
配置公有地址范围，其中group-index为地址池编号，start-address、end-address分别为地址池起始地址、结束地址。 - 配置地址转换的ACL规则
[Huawei] acl number
[Huawei-acl-basic-number] rule permit source source-address source-wildcard
配置基础ACL，匹配需要进行动态转换的源地址范围。 - 接口视图下配置带地址池的NAT Outbound
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0] nat outbound acl-number address-group group-index[ no-pat ]
接口下关联ACL与地址池进行动态地址转换，no-pat参数指定不进行端口转换。
4、NAPT、Easy-IP
NAPT原理
- 动态NAT选择地址池中的地址进行地址转换时不会转换端口号，即No-PAT（No-PortAddress Translation，非端口地址转换），公有地址与私有地址还是1:1的映射关系，无法提高公有地址利用率。
- NAPT（NetworkAddressandPortTranslation，网络地址端口转换）：从地址池中选择地址进行地址转换时不仅转换IP地址，同时也会对端口号进行转换，从而实现公有地址与私有地址的1:n映射，可以有效提高公有地址利用率。
NAPT配置示例
Easy IP
- EasyIP：实现原理和NAPT相同，同时转换IP地址、传输层端口，区别在于EasyIP没有地址池的概念，使用接口地址作为NAT转换的公有地址。
- EasyIP适用于不具备固定公网IP地址的场景：如通过DHCP、PPPoE拨号获取地址的私有网络出口，可以直接使用获取到的动态地址进行转换。
EasyIP配置示例
5、NAT Server
NATServer使用场景
- NATServer：指定[公有地址:端口]与[私有地址:端口]的一对一映射关系，将内网服务器映射到公网，当私有网络中的服务器需要对公网提供服务时使用。
- 外网主机主动访问[公有地址：端口]实现对内网服务器的访问。
NAT Server转换示例
NAT Server配置示例
思考题：
1、何种NAT转换可以让外部网络主动访问内网服务器？
NAT server；
静态NAT
2、NAPT相比较于No-PAT有哪些优点？
节省IP地址
章节总结
- 在私有网络内使用私有地址，并在网络出口使用NAT技术，可以有效减少网络所需的IPv4公有地址数目，NAT技术有效地缓解了IPV4公有地址短缺的问题。
- 动态NAT、NAPT、EasyIP为私网主机访问公网提供源地址转换。
- NATServer实现了内网主机对公网提供服务。
- 静态NAT提供了一对一映射，支持双向互访。
练习题
企业网络在运行了一段时间后，网络管理员发现了一个现象：互联网用户通过公网地址可以正常访问Server，内网用户也可以通过内网地址正常访问Server，但内网用户无法通过公网地址访问Server，经过排查，安全策略配置都正确。请分析造成该现象的原因并提供解决方案。
1、内部用户访问服务器的公网IP封装
SIP=10.11.11.11（张三） DIP=200.200.200.1（李四）
2、数据会到防火墙，NAT Server
SIP=10.11.11.11 DIP=10.10.10.10（NAT Server）
SIP=200.200.200.10（NAT转换策略） DIP=10.10.10.10（NAT Server）
3、服务器回包
SIP=10.10.10.10（王五） DIP=10.11.11.11（张三）
原因：防火墙没有配置内网到内网区域的的源NAT策略。
解决方案：配置内网到内网区域的源NAT策略。
【解析】缺少域内nat，当内网终端访问服务器映射的公网iP地址后，防火墙会将目的地址转换为服务器的私网地址，并转发给内部服务器，当服务器在回包时发现对端都在内网，直接转发给终端，当PC收到此响应报文时发现并不是自己所访问的服务器（公网地址）的响应报文，会将报文丢弃，从而导致不通。解决思路是：把PC访问服务器的源IP先转换成公网IP，再发起访问。