《NAT網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換》課件

NAT網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT（NetworkAddressTranslation，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）是一種將私有網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換為公共網(wǎng)絡(luò)地址的技術(shù)，用于連接到互聯(lián)網(wǎng)。NAT使多個設(shè)備共享一個公共IP地址，提高安全性并節(jié)省IP地址資源。DH投稿人：DingJunHong什么是NAT?網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT是網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換的縮寫，它是一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。NAT允許一個網(wǎng)絡(luò)使用較少的公有IP地址來訪問互聯(lián)網(wǎng)。NAT允許私有網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備使用相同的公有IP地址連接到互聯(lián)網(wǎng)。這使得私有網(wǎng)絡(luò)可以與互聯(lián)網(wǎng)上的其他網(wǎng)絡(luò)通信。作用NAT通過將私有IP地址轉(zhuǎn)換為公有IP地址來實(shí)現(xiàn)這種功能。這樣，就可以通過一個公有IP地址訪問多個私有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。NAT可以節(jié)省公有IP地址，并保護(hù)私有網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備免受外部攻擊。NAT的工作原理1數(shù)據(jù)包到達(dá)路由器內(nèi)網(wǎng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包2NAT轉(zhuǎn)換路由器將源IP地址替換為自己的公網(wǎng)IP地址3數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)路由器將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)主機(jī)4返回?cái)?shù)據(jù)包目標(biāo)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包給內(nèi)網(wǎng)主機(jī)5NAT反向轉(zhuǎn)換路由器根據(jù)端口號找到對應(yīng)的內(nèi)網(wǎng)主機(jī)，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)網(wǎng)主機(jī)NAT工作原理依賴于路由器，它將內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的私有IP地址轉(zhuǎn)換為路由器的公網(wǎng)IP地址，然后將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)主機(jī)。當(dāng)目標(biāo)主機(jī)返回?cái)?shù)據(jù)包時，路由器會根據(jù)端口號找到對應(yīng)的內(nèi)網(wǎng)主機(jī)，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)網(wǎng)主機(jī)。NAT的主要功能地址轉(zhuǎn)換將內(nèi)網(wǎng)私有地址轉(zhuǎn)換為公網(wǎng)地址，允許內(nèi)網(wǎng)主機(jī)訪問互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)安全隱藏內(nèi)網(wǎng)主機(jī)IP地址，保護(hù)內(nèi)網(wǎng)主機(jī)免受攻擊，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。地址共享通過共享一個公網(wǎng)IP地址，多個內(nèi)網(wǎng)主機(jī)可以同時訪問互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)控制NAT可以限制內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的訪問權(quán)限，防止內(nèi)網(wǎng)主機(jī)訪問不受信任的網(wǎng)站。NAT的分類1靜態(tài)NAT靜態(tài)NAT將內(nèi)網(wǎng)IP地址映射到一個固定的公網(wǎng)IP地址。2動態(tài)NAT動態(tài)NAT將內(nèi)網(wǎng)IP地址映射到一個可用的公網(wǎng)IP地址池。3端口地址轉(zhuǎn)換(PAT)PAT通過將多個內(nèi)網(wǎng)主機(jī)映射到同一個公網(wǎng)IP地址的多個端口來實(shí)現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換。靜態(tài)NAT一對一映射將內(nèi)網(wǎng)中的一個私有IP地址映射到外網(wǎng)的一個公有IP地址，實(shí)現(xiàn)一對一映射。固定映射映射關(guān)系是固定的，不會發(fā)生變化。適用于固定主機(jī)適用于需要固定公網(wǎng)IP地址訪問的內(nèi)網(wǎng)主機(jī)，例如服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)等。配置簡單配置簡單，易于管理。動態(tài)NAT動態(tài)地址分配NAT設(shè)備根據(jù)請求分配一個來自其地址池的可用地址。地址重用當(dāng)內(nèi)網(wǎng)主機(jī)斷開連接時，分配的地址可以被其他主機(jī)使用。配置靈活管理員可以根據(jù)需要配置地址池大小和地址范圍。端口地址轉(zhuǎn)換(PAT)一種NAT技術(shù)PAT是將多個私有IP地址映射到一個公有IP地址，并使用不同的端口號進(jìn)行區(qū)分。節(jié)省公有IP地址在需要大量連接外網(wǎng)的場景下，PAT可以節(jié)省大量的公有IP地址，從而降低成本。靈活分配端口PAT可以根據(jù)需要動態(tài)分配端口號，提高網(wǎng)絡(luò)效率和安全性。NAT實(shí)現(xiàn)簡單IP地址共享1地址復(fù)用多個內(nèi)網(wǎng)主機(jī)共享同一個公網(wǎng)IP地址，減少公網(wǎng)IP地址的消耗。2成本降低無需為每個內(nèi)網(wǎng)主機(jī)申請單獨(dú)的公網(wǎng)IP地址，節(jié)省了運(yùn)營成本。3管理簡化簡化網(wǎng)絡(luò)管理，方便配置和維護(hù)，提高效率。NAT可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)主機(jī)訪問外網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)主機(jī)通常使用私有IP地址，無法直接訪問互聯(lián)網(wǎng)。NAT可以將內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的私有IP地址轉(zhuǎn)換為公網(wǎng)IP地址，使其能夠訪問互聯(lián)網(wǎng)。NAT設(shè)備充當(dāng)內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間的橋梁，將內(nèi)網(wǎng)主機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)包發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)。這樣，互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器就可以接收到來自公網(wǎng)IP地址的數(shù)據(jù)包，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)主機(jī)訪問互聯(lián)網(wǎng)。NAT可以隱藏內(nèi)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)安全防護(hù)隱藏內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可防止攻擊者識別目標(biāo)主機(jī)，增強(qiáng)安全性。提高效率簡化網(wǎng)絡(luò)管理，減少對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的了解需求。保護(hù)隱私隱藏內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，防止外部用戶訪問內(nèi)部信息。NAT可以實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)隱藏內(nèi)網(wǎng)地址NAT可以將內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的真實(shí)IP地址隱藏起來，防止攻擊者直接訪問內(nèi)網(wǎng)主機(jī)。阻止外部攻擊NAT可以阻止來自外部網(wǎng)絡(luò)的惡意攻擊，例如拒絕服務(wù)攻擊、端口掃描等。限制網(wǎng)絡(luò)訪問NAT可以限制內(nèi)網(wǎng)主機(jī)訪問外部網(wǎng)絡(luò)，例如阻止訪問特定網(wǎng)站或端口。NAT的優(yōu)點(diǎn)節(jié)省IP地址NAT可以將多個私有IP地址映射到一個公有IP地址。這使得互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商能夠?yàn)楦嘤脩籼峁┚W(wǎng)絡(luò)服務(wù)，而無需分配大量公有IP地址。提高網(wǎng)絡(luò)安全性NAT可以隱藏內(nèi)網(wǎng)的IP地址，從而防止黑客攻擊內(nèi)網(wǎng)主機(jī)。它還可以阻止來自外部網(wǎng)絡(luò)的未經(jīng)授權(quán)的訪問。簡化網(wǎng)絡(luò)管理NAT可以簡化網(wǎng)絡(luò)管理，因?yàn)樗鼫p少了需要管理的IP地址數(shù)量。管理員只需要管理少數(shù)幾個公有IP地址。便于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展NAT可以輕松地?cái)U(kuò)展到更大的網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗梢灾С指嗟膬?nèi)網(wǎng)主機(jī)。NAT的缺點(diǎn)11.性能損耗NAT會增加網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的處理時間，降低網(wǎng)絡(luò)性能。22.安全隱患NAT無法完全防止網(wǎng)絡(luò)攻擊，攻擊者可能利用NAT的漏洞入侵內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。33.地址管理困難NAT需要管理大量的內(nèi)部和外部地址映射關(guān)系，給地址管理帶來挑戰(zhàn)。44.應(yīng)用程序兼容性一些應(yīng)用程序可能無法與NAT兼容，導(dǎo)致無法正常工作。NAT配置示例1配置步驟首先，配置路由器的網(wǎng)絡(luò)接口，包括內(nèi)網(wǎng)接口和外網(wǎng)接口。其次，配置NAT規(guī)則，包括源地址轉(zhuǎn)換、目標(biāo)地址轉(zhuǎn)換和端口地址轉(zhuǎn)換。2配置示例例如，將內(nèi)網(wǎng)主機(jī)192.168.1.100的地址轉(zhuǎn)換為外網(wǎng)地址10.10.10.10，并配置端口映射規(guī)則，將內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的80端口映射到外網(wǎng)的8080端口。3測試配置最后，測試配置是否生效，可以使用ping命令或訪問網(wǎng)站來測試內(nèi)網(wǎng)主機(jī)是否可以訪問外網(wǎng)。內(nèi)網(wǎng)地址與外網(wǎng)地址的轉(zhuǎn)換內(nèi)網(wǎng)地址私有地址，在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中使用，例如192.168.1.100。外網(wǎng)地址公共地址，在互聯(lián)網(wǎng)上使用，例如172.217.17.142。NAT轉(zhuǎn)換將內(nèi)網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換為外網(wǎng)地址的過程，由路由器或防火墻上的NAT模塊完成。目的實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)主機(jī)與外網(wǎng)主機(jī)的通信，同時隱藏內(nèi)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。內(nèi)網(wǎng)主機(jī)到外網(wǎng)的轉(zhuǎn)換過程1內(nèi)網(wǎng)主機(jī)請求內(nèi)網(wǎng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包到目標(biāo)外網(wǎng)主機(jī)。2NAT設(shè)備處理NAT設(shè)備檢查數(shù)據(jù)包目標(biāo)地址，并使用映射規(guī)則替換源地址。3數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)NAT設(shè)備將修改后的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)外網(wǎng)主機(jī)。外網(wǎng)主機(jī)到內(nèi)網(wǎng)的轉(zhuǎn)換過程1外網(wǎng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包包含內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的IP地址2數(shù)據(jù)包到達(dá)NAT設(shè)備NAT設(shè)備檢查數(shù)據(jù)包的目的地IP地址3NAT設(shè)備查找轉(zhuǎn)換表將外網(wǎng)IP地址映射為內(nèi)網(wǎng)IP地址4修改數(shù)據(jù)包的源IP地址將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的內(nèi)網(wǎng)主機(jī)NAT設(shè)備維護(hù)一張轉(zhuǎn)換表，記錄外網(wǎng)IP地址和內(nèi)網(wǎng)IP地址之間的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)外網(wǎng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包到內(nèi)網(wǎng)時，NAT設(shè)備會根據(jù)轉(zhuǎn)換表將數(shù)據(jù)包的源IP地址修改為對應(yīng)的內(nèi)網(wǎng)IP地址，然后將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)網(wǎng)主機(jī)。NAT轉(zhuǎn)換表的維護(hù)動態(tài)更新NAT轉(zhuǎn)換表會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量動態(tài)更新，添加新條目或刪除舊條目。手動配置管理員可以手動配置NAT轉(zhuǎn)換表，例如添加靜態(tài)映射規(guī)則。超時機(jī)制轉(zhuǎn)換表?xiàng)l目會設(shè)置超時時間，超時后自動刪除，保持表項(xiàng)的有效性。NAT轉(zhuǎn)換表的超時機(jī)制防止資源浪費(fèi)長時間未使用的條目會占用轉(zhuǎn)換表空間，導(dǎo)致表溢出。提升性能及時清理過期的條目，可以提高轉(zhuǎn)換表查詢效率。增強(qiáng)安全性阻止攻擊者利用過期條目發(fā)起攻擊。多種超時機(jī)制常見的有基于時間戳的超時、基于連接次數(shù)的超時等。NAT的應(yīng)用場景家庭網(wǎng)絡(luò)家庭網(wǎng)絡(luò)中，通常只有一個公網(wǎng)IP地址，多個設(shè)備需要共享該地址。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部可能包含多個子網(wǎng)，需要使用NAT將內(nèi)部私有IP地址轉(zhuǎn)換為公網(wǎng)IP地址。移動網(wǎng)絡(luò)移動網(wǎng)絡(luò)中，手機(jī)等移動設(shè)備使用NAT訪問互聯(lián)網(wǎng)。NAT在ADSL環(huán)境中的應(yīng)用ADSL撥號ADSL通常只有一個公網(wǎng)IP地址。路由器使用NAT技術(shù)。多個內(nèi)網(wǎng)設(shè)備可以共享該IP地址。用戶可以訪問互聯(lián)網(wǎng)。NAT在IPV4向IPV6過渡中的作用地址短缺IPV4地址資源有限，難以滿足日益增長的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和用戶需求。平滑過渡NAT允許IPV4網(wǎng)絡(luò)與IPV6網(wǎng)絡(luò)共存，實(shí)現(xiàn)平滑過渡。安全保護(hù)NAT可以隱藏內(nèi)部IPV6地址，提升網(wǎng)絡(luò)安全。靈活配置NAT配置靈活，可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置不同轉(zhuǎn)換規(guī)則。NAT與路由器的關(guān)系11.協(xié)同工作NAT通常集成在路由器中，兩者協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。22.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路由器根據(jù)目標(biāo)地址和路由表信息，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)，而NAT則負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)包中的源地址進(jìn)行轉(zhuǎn)換。33.安全防護(hù)路由器可以進(jìn)行訪問控制和安全策略配置，而NAT則可以隱藏內(nèi)網(wǎng)主機(jī)地址，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全。44.互補(bǔ)作用NAT和路由器相輔相成，共同完成網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)傳輸和安全保障等功能。NAT與防火墻的關(guān)系NAT作為防火墻的一部分防火墻可以集成NAT功能,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換和安全防護(hù)功能.防火墻的NAT功能通常作為一種額外的安全防護(hù)措施,可以阻止不安全的連接.NAT作為防火墻的補(bǔ)充NAT和防火墻也可以分開部署,NAT主要用于網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換,防火墻主要用于網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù).這種模式下,NAT可以為防火墻提供額外的安全措施.NAT與DHCP的關(guān)系DHCP分配IP地址DHCP服務(wù)器為內(nèi)網(wǎng)主機(jī)分配IP地址，NAT設(shè)備需要知道這些地址才能進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。NAT設(shè)備進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換NAT設(shè)備使用DHCP分配的內(nèi)網(wǎng)IP地址，將其轉(zhuǎn)換為公網(wǎng)IP地址，以便內(nèi)網(wǎng)主機(jī)訪問外部網(wǎng)絡(luò)。協(xié)同工作DHCP和NAT協(xié)同工作，確保內(nèi)網(wǎng)主機(jī)可以訪問外部網(wǎng)絡(luò)，同時可以隱藏內(nèi)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。NAT面臨的挑戰(zhàn)性能瓶頸NAT設(shè)備的性能是有限的，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量很大時，NAT設(shè)備可能會成為瓶頸，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降。安全隱患NAT技術(shù)本身存在安全隱患，例如，攻擊者可以通過NAT設(shè)備進(jìn)行攻擊。配置復(fù)雜NAT設(shè)備的配置比較復(fù)雜，需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行配置和維護(hù)。兼容性問題NAT技術(shù)的兼容性問