浅析NAT(网络地址转换)技术

摘要：Internet今天面临的最大的问题之一就是地址不够用。而NAT可以通过一定的方式缓解这方面的压力，即允许一个组织重用全局的、唯一的、注册过的IP地址（在其网络的另外一部分中）。NAT使一个组织在多个域内重用注册过的IP地址，只要离开该域以前将那些重用地址转换为全局的唯一注册IP地址即可。

关键词：NAT；静态；动态；PAT

中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1673-0992（2010）11-0000-01

NAT是网络地址转换（NetworkAddressTranslation）,是把Intranet内部专用地址转换成Internet全局地址的一种技术。

一、NAT的作用

NAT是指把局域网内部专用地址与Internet全局地址建立起对应关系，这种对应关系称为映射。使用内部地址的主机在访问Internet时或被Internet的主机访问时，数据包均在该网络的路由器上进行地址之间的转换。NAT的主要作用是为了节约全局地址的使用，多个内部地址可共享一个全局地址上网。此外，由于采用NAT的内部主机不直接使用全局地址，故在Internet不直接可见，可以在一定程度上减少被攻击的风险，增强网络的安全性。

在Internet的路由器（ISP的路由器）有拒绝所有的来自Internet的内部专用地址通过的配置，使用内部专用地址的数据包不能直接在Internet传送。

二、NAT技术的应用

NAT主要分为三大类，分别是静态NAT、动态NAT及PAT。下面详细描述NAT的这三种类别具体的定义及配置。

（1）静态NAT

静态地址转换将内部本地地址与外部合法地址进行一对一的转换，且需要指定和哪个合法地址进行转换。如果内部网络有E-mail服务器或FTP服务器等可以为外部用户提供的服务，这些服务器的IP地址必须采用静态地址转换，以便外部用户可以使用这些服务。

静态NAT配置举例

例如内部邮件服务器的私有地址为192.168.1.1，为其分配一个全局IP地址为202.123.20.30。两台PC的私有地址分别为192.168.1.10、192.168.1.11。

具体配置为：

Router(config)#ip nat inside source static 192.168.1.1 202.123.20.30

Router(config)#inter fa0/0

Router(config-if)#ip nat inside

Router(config-if)#inter s0/0

Router(config-if)#ip nat outside

（2）动态NAT

动态地址转换也是将本地地址与内部合法地址一对一地转换，但是动态地址转换是从内部合法地址池中动态地选择一个未使用的地址对内部本地地址进行转换。

动态NAT配置举例

例如内部邮件服务器的私有地址为192.168.1.1，为其分配一组全局IP地址为202.123.20.30――202.123.20.35。内部局域网有五台PC的私有地址分别为192.168.1.10、192.168.1.11、192.168.1.12、192.168.1.13、192.168.1.14。

具体配置为：

Router(config)#ip nat pool to-internet 202.123.20.30 202.123.20.35 netmask 255.255.255.0

Router(config)#access-list 1 permit 192.168.1.10 0.0.0.0

Router(config)#access-list 1 permit 192.168.1.11 0.0.0.0

Router(config)#access-list 1 permit 192.168.1.12 0.0.0.0

Router(config)#access-list 1 permit 192.168.1.13 0.0.0.0

Router(config)#access-list 1 permit 192.168.1.14 0.0.0.0

Router(config)#ip nat inside source list 1 pool to-internet

Router(config)#inter fa0/0

Router(config-if)#ip nat inside

Router(config-if)#inter s0/0

Router(config-if)#ip nat outside

（3）PAT

动态NAT和静态NAT的地址转换都只能是一对一的映射。当有N台具有内部私有IP地址的主机且它们需要同时访问外部网络时，内部全局地址池就需要有N个地址，这个问题是不能容忍的，所以仅仅通过动态NAT和静态NAT时不够的。端口地址转换PAT(Port Address Translation)可以很好地解决此问题。

PAT配置举例：

例如内部邮件服务器的私有地址为192.168.1.1，为其分配一个全局IP地址为202.123.20.30。内部局域网有五台PC的私有地址分别为192.168.1.10、192.168.1.11、192.168.1.12、192.168.1.13、192.168.1.14、192.168.1.15。

Router(config)#access-list 1 permit 192.168.1.10 0.0.0.0

Router(config)#access-list 1 permit 192.168.1.11 0.0.0.0

Router(config)#access-list 1 permit 192.168.1.12 0.0.0.0

Router(config)#access-list 1 permit 192.168.1.13 0.0.0.0

Router(config)#access-list 1 permit 192.168.1.14 0.0.0.0

Router(config)#ip nat inside source list 1 pool to-internet overload

Router(config)#ip nat pool to-internet 202.123.20.20 202.123.20.30 netmask 255.255.255.0

Router(config)#inter fa0/0

Router(config-if)#ip nat inside

Router(config-if)#inter s0/0

Router(config-if)#ip nat outside

三、总结

IPV4地址的不足促成了CIDR的开发，但CIDR开发的主要目的是为了有效地使用现有的Internet地址，而NAT却可以在多重的Internet子网中使用相同的IP，用来减少注册IP地址的使用。NAT技术使得一个私有地址可以顺利地连接到外部世界的公共地址，其转换主要是由位于内部网络和外部网络中的NAT路由器在发送数据包之前，负责把内部IP（私有地址）翻译成外部合法地址（公共地址）。内部网络的主机不可能同时与外部网络通信，所以只有一部分内部地址需要转换。

参考文献：

[1] 郭锡泉.网络互连设备配置.人民邮电出版社，2010.

[2] 石硕.交换机、路由器及其配置.电子工业出版社，2009.

[3] 沈祥玖.网络互连技术. 人民邮电出版社，2009.