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論網(wǎng)絡地址轉換協(xié)議(NAT)


2020-02-10 19:50 作者：艾銻無限 瀏覽量：
迎戰(zhàn)疫情,艾銻無限用愛與您同行

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那艾銻無限具體能為您的企業(yè)提供哪些服務呢？
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論網(wǎng)絡地址轉換協(xié)議(NAT)

當在專用網(wǎng)內部的一些主機本來已經(jīng)分配到了本地IP地址(即僅在本專用網(wǎng)內使用的專用地址)，但現(xiàn)在又想和因特網(wǎng)上的主機通信(并不需要加密)時，可使用NAT方法。

1. NAT的含義

當在專用網(wǎng)內部的一些主機本來已經(jīng)分配到了本地IP地址(即僅在本專用網(wǎng)內使用的專用地址)，但現(xiàn)在又想和因特網(wǎng)上的主機通信(并不需要加密)時，可使用NAT(Network Address Translation，網(wǎng)絡地址轉換)方

法。

這種方法需要在專用網(wǎng)連接到因特網(wǎng)的路由器上安裝NAT軟件。裝有NAT軟件的路由器叫做NAT路由器，它至少有一個有效的外部全球IP地址。這樣，所有使用本地地址的主機在和外界通信時，都要在NAT路由器

上將其本地地址轉換成全球IP地址，才能和因特網(wǎng)連接。

另外，這種通過使用少量的公有IP 地址代表較多的私有IP 地址的方式，將有助于減緩可用的IP地址空間的枯竭。




2. NAT協(xié)議的作用

隱藏內部客戶端的身份、隱蔽私有網(wǎng)絡設計以及使公共IP地址租用成本最低，這些功能都可以通過使用網(wǎng)絡地址轉換(NAT)方便地實現(xiàn)。NAT是一種將包頭中的內部IP地址轉換為公共IP地址，從而在互聯(lián)網(wǎng)上進行
傳輸?shù)臋C制。

人們開發(fā)NAT是為了允許專用網(wǎng)絡使用任何IP地址集，并且不會與具有相同IP地址的公共互聯(lián)網(wǎng)主機發(fā)生沖突或抵觸。事實上，NAT將內部客戶端的IP地址轉換為外部環(huán)境中的租用地址。

NAT提供了很多優(yōu)點，包括：

能夠只使用一個(或幾個)租用的公共IP地址將整個網(wǎng)絡連接到互聯(lián)網(wǎng);

終能夠在與互聯(lián)網(wǎng)通信的情況下， 將RCF1918中定義的私有IP地址用于私有網(wǎng)絡;

NAT通過互聯(lián)網(wǎng)隱藏IP地址方案和網(wǎng)絡拓撲結構;

NAT還通過限制連接提供了保護，從而使只有來自于內部受保護網(wǎng)絡的連接才被準許從互聯(lián)網(wǎng)返回網(wǎng)絡。因此，大多數(shù)入侵攻擊會被自動擊退。

3. IP地址分類

IP被分為A、B、C、D、E五類，如表所示。其中D類子網(wǎng)被用于多播，E類子網(wǎng)被保留將來使用。IP地址由四段組成，每段一個字節(jié)八位。

(1) A類：(1.0.0.0-126.0.0.0)第一個字節(jié)為網(wǎng)絡號，后三個字節(jié)為主機號。該類IP地址的最前面為“0”，所以地址的網(wǎng)絡號取值于1~126之間。一般用于大型網(wǎng)絡。

默認子網(wǎng)掩碼：255.0.0.0或 0xFF000000

其中私有地址范圍是：10.0.0.0～10.255.255.255

(2) B類：(128.0.0.0-191.255.0.0)前兩個字節(jié)為網(wǎng)絡號，后兩個字節(jié)為主機號。該類IP地址的最前面為“10”，所以地址的網(wǎng)絡號取值于128~191之間。一般用于中等規(guī)模網(wǎng)絡。

默認子網(wǎng)掩碼：255.255.0.0或0xFFFF0000

其中私有地址范圍是：172.16.0.0～172.31.255.255

(3) C類：(192.0.0.0-223.255.255.0)前三個字節(jié)為網(wǎng)絡號，最后一個字節(jié)為主機號。該類IP地址的最前面為“110”，所以地址的網(wǎng)絡號取值于192~223之間。一般用于小型網(wǎng)絡。

子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0或 0xFFFFFF00

其中私有地址范圍是：192.168.0.0～192.168.255.255

(4) D類：是多播地址。該類IP地址的最前面為“1110”，所以地址的網(wǎng)絡號取值于224~239之間。一般用于多路廣播用戶。

(5) E類：是保留地址。該類IP地址的最前面為“1111”，所以地址的網(wǎng)絡號取值于240~255之間。

IP地址總個數(shù)為2^32=4 294 967 296，約為43億個。其中各類地址的占比如圖1所示。



圖1. IP各類地址占比

4. NAT模式

從定義上看，NAT將一個內部的IP地址映射為一個外部的IP地址。但是，端口地址轉換PAT將一個內部的IP地址映射為一個外部IP地址和端口號的組合。因此，PAT理論上在單個外部租用IP地址上可以支持

65536(2^16)個來自內部客戶端的同時發(fā)生的通信。如果使用NAT，那么租用的公共IP地址數(shù)必須與期望同時發(fā)生的通信數(shù)相同;如果使用PAT，那 么可以租用較少的公共IP地址，內部客戶端數(shù)量與外部租用IP地

址數(shù)量的適當比率為100:1。在很多硬件設備和軟件產(chǎn)品中都可以找到NAT，這些設備和產(chǎn)品包括防火墻、路由器、網(wǎng)關和代理。NAT只能用在IP網(wǎng)絡中，并且在OSI模型的網(wǎng)絡層(第3層)上工作。

所有的路由器和通信控制設備被配置為在默認情況下不轉發(fā)來自或到達這些私有IP地址的通信。換句話說，私有IP地址在默認情況下不進行路由。因此，它們不能直接用于互聯(lián)網(wǎng)上的通信。然而，它們可以被輕

松地用在私有網(wǎng)絡中，相應的私有網(wǎng)絡可能沒有使用路由器，或者可能只對路由器的配置進行了少許改動。通過允許從ISP處租用較少的公共IP地址，結合使用私有IP地址與NAT能夠大大減少連接互聯(lián)網(wǎng)的成本。

可以使用的NAT有兩種模式：靜態(tài)NAT和動態(tài)NAT：

靜態(tài)NAT：將特定的內部客戶端的IP地址永久地映射到特定的外部公共IP地址時，就會使用靜態(tài)模式的NAT;

動態(tài)NAT：動態(tài)模式的NAT允許多個內部客戶端使用較少的租用公共IP地址。因此，即使租用的公共IP地址較少，較大的內部網(wǎng)絡也仍然能夠訪問互聯(lián)網(wǎng)。這種模式使出現(xiàn)公共IP地址濫用的情況最少，并且將互

聯(lián)網(wǎng)訪問成本降至最低。

在動態(tài)模式的NAT實現(xiàn)中，NAT系統(tǒng)維護了一個映射數(shù)據(jù)庫，從而使來自互聯(lián)網(wǎng)服務的所有響應信息正確地路由至最初的內部請求客戶端。NAT常常與代理服務器或代理防火墻相結合，從而提供額外的互聯(lián)網(wǎng)訪

問和內容緩存功能。

因為NAT更改了數(shù)據(jù)包頭，而IPSec依賴數(shù)據(jù)包頭來阻止安全違規(guī)，所以NAT并不直接與 IPSec相容。不過，某些版本的NAT代理被設計為在NAT上支持IPSec。IPSec是一種基于標準的機制，這種機制為點對點

TCP/IP通信提供了加密保護。
 

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