网络基础知识笔记08：NAT网络地址转换(下)

2024-01-01 18:34:22

网络基础知识笔记08 NAT网络地址转换

　　随着Internet的发展和网络应用的增多，IPv4地址枯竭已经成为制约网络发展的瓶颈。尽管IPv6可以从根本上解决IPv4地址空间不足的问题，但目前众多的网络设备和网络应用仍是基于IPv4的，因此在IPv6广泛应用之前，一些过渡技术的使用是解决这个问题的主要技术手段。

　　网络地址转换技术NAT（Network Address Translation）主要用于实现位于内部网络的主机访问外部网络的功能。当局域网内的主机需要访问外部网络时，通过NAT技术可以将其私网地址转换为公网地址，并且多个私网用户可以共用一个公网地址，这样既可保证网络互通，又节省了公网地址。

　　本笔记主要介绍网络地址转换技术的工作原理和基本配置。

　　静态NAT的配置方法

　　拓扑图如下所示。有两台私网主机PCA和PCB，他们想通过NAT的方式访问位于公网的主机PCC。其中PCA通过静态NAT的方式从私网地址192.168.1.1映射成100.1.1.100来访问PCC，PCB通过静态NAT的方式从私网地址映射成100.1.1.200来访问PCC。

　　Step 1：基本配置。为各个设备以及端口配置IP，以及配置静态路由保证网络调通。

　　网关设备RA的基本配置：

　　运营商ISP路由设备RB的基本配置：

　　RB作为公网的路由设备，在这个场景中只需配置端口IP即可，因为公网的路由器不可能学习到内网的路由，所以不必添加静态路由指向192.168.1.0网段。

　　为主机设备添加IP配置在此省略。

　　Step 2：在网关设备RA配置静态NAT

　　在RA连接外网的端口GE0/0/1上配置静态NAT：

　　命令：nat static global { 公网地址 } inside { 私网地址 }

　　用于创建静态NAT。

　　global参数用于配置外部公网地址。

　　inside参数用于配置内部私有地址。

　　Step 3：通过抓包进行配置验证

　　通过PCA发送ping包到外网设备200.1.1.1，可以发现数据包正确到达目的地。

　　首先通过抓包软件抓取RA的入接口上的数据包：

　　可以看到此时数据包的源IP地址是填写了PCA的私网地址192.168.1.1，那么当数据包经过了RA后会发生什么变化呢？

　　接着通过抓包软件抓取RA出接口上的数据包：

　　此时RA将私网地址192.168.1.1通过静态NAT的方式映射为一个公网的地址100.1.1.100，再转发给公网的设备。对于公网的设备来说，与其通信的IP地址不是192.168.1.1，而是映射的公网地址100.1.1.100。

　　对配置进行验证：

　　动态NAT的配置方法

　　配置动态NAT需要与ACL（访问控制列表）搭配使用。

　　拓扑图和静态NAT的一致。网络的基本配置已省略。

　　Step 1：配置NAT地址池

　　命令：nat address-group { 组号 } { IP起始地址 } { IP终止地址 }

　　该命令用于配置NAT地址池。

　　以上命令配置了一个地址范围为100.1.1.50到100.1.1.250的地址池，地址池的组号为1（范围从0到7）。

　　Step 2：配置ACL匹配需要进行NAT的流量

　　配置需要进行NAT的流量为192.168.1.0网段

　　Step 3：应用动态NAT

　　命令：nat outbound { ACL号 } address-group { 地址池号 } no-pat

　　用来将一个访问控制列表ACL和一个地址池关联起来，表示ACL中规定的地址可以使用地址池进行地址转换。

　　使用地址池1（address-group 1）中的地址进行地址转换。

　　Tips：no-pat是一个可选的参数，表示只转换数据报文的地址而不转换端口信息。

　　Step 4：配置验证

　　抓包查看转换情况

　　对配置进行验证：

　　命令：display nat address-group { 组号 } 用来查看NAT地址池配置信息。

　　命令：display nat outbound 查看动态NAT配置信息。

　　可以用这两条命令验证动态NAT的详细配置。在本示例中，指定接口GE0/0/1与ACL关联在一起，并定义了用于地址转换的地址池1。参数no-pat说明没有进行端口地址转换。

　　Easy IP的配置方法

　　Easy IP配置方法相对更简单。因为其不需配置一个地址池，而是直接通过将私网地址映射为网关RA的出接口GE0/0/1的IP地址。当多个私网地址需要地址转换时，则利用端口号来加以区分。拓扑图同上。

　　Step 1：配置Easy IP

　　命令：nat outbound { ACL号 }

　　用来配置Easy-IP地址转换。

　　在本示例中，命令nat outbound 2000表示对ACL 2000定义的地址段进行地址转换，并且直接使用GE0/0/1接口的IP地址作为NAT转换后的地址。

　　Step 2：配置验证

　　命令：display nat outbound

　　查看命令nat outbound的配置结果。

　　Address-group/IP/Interface表项表明接口和ACL已经关联成功，type表项表明Easy IP已经配置成功。

　　再通过抓包软件查看地址转换的情况：

　　NAT服务器的配置方法

　　拓扑图与上面示例基本一致，私网中换成一台运行http服务的服务器，IP地址为192.168.1.1/24，公网中换成一台可以访问http服务的客户端，IP地址为200.1.1.1/24。其他的网络基本配置基本不变。

　　现有一台公网的客户端想要访问私网的服务器。按照实际情况，公网的设备Client不可能拥有访问私网的路由，那么就需要为私网服务器Server提供一个公网的IP地址，让公网的设备Client可以通过这个IP地址访问到私网的服务器。

　　Step 1：配置NAT服务器

　　网关路由器RA的出接口GE0/0/1配置如下：

　　命令：nat server protocol { 网络协议号|icmp|tcp|udp } global { 公网地址端口号 } inside { 私网地址 端口号 } vpn-instance VPN实例名称 acl ACL号 description 描述内容

　　用来定义一个内部服务器的映射表，外部用户可以通过公网地址和端口来访问内部服务器。

　　参数protocol指定需要地址转换的协议；

　　参数global-address指定需要转换的公网地址；

　　参数inside指定内网服务器的地址。

　　通过对RA的接口GE0/0/1可知，为私网服务器Server配置了一个公网的IP地址100.1.1.200。则当公网的设备Client想要访问Server时，只需要在数据包的目的IP处填写公网IP地址100.1.1.200，通过路由将数据包发送到RA。RA通过NAT服务器的功能，将目的IP改成192.168.1.1并转发给自己所连接的私网服务器Server。

　　私网服务器配置如下：