今天我想和大家分享一下NAT，首先，你知道我们是怎么上网的吗？

在大多数网络环境中，我们都需要通过 NAT 来访问 Internet。

NAT 是网络地址转换，这是一种协议，它为公共网络上的多台计算机提供了一种共享单个 Internet 连接的方法。

在详细了解 NAT 之前，让我们先谈谈什么是公共地址和私有地址。

公共 IP 地址和私有 IP 地址

公网是指Internet，公网IP地址是指Internet上全局规划的IP地址，网段不能重叠，互联网上的路由器可以转发目的地址为公网地址的报文。

在IP地址空间中，A类、B类、C类的一些IP地址被保留为私有IP地址，私网IP地址不能在公网上使用，只能在内网使用，Internet 上的路由器没有到私有地址的路由。

保留A类、B类、C类私有地址的范围如下：

• A类IP地址：10.0.0.0 - 10.255.255.255。
• B类IP地址：172.16.0.0  -  172.31.255.255。
• C类IP地址：192.168.0.0 -  192.168.255.255。

NAT类型

静态 NAT、动态 NAT、NAPT和Easy IP使用户可以从私网访问公网。

NAT服务器实现从公网到私网的访问。

静态 NAT

在连接私网和公网的路由器上配置静态 NAT，每个私网地址都有一个固定的公网地址，即私网地址和公网地址是一一对应的，这种NAT不保存公网IP地址。

静态 NAT 支持双向通信：

如上图所示，ISP为企业分配了三个公网地址12.xx1、12.xx2、12.xx3。

可以在企业的边界路由器上配置静态NAT，将PC1的私网地址192.168.1.2映射到公网地址12.xx2。将PC2的私网地址192.168.1.3映射到公网地址12.xx3，然后在路由器上生成静态地址映射表。

PC1 和 PC2 访问 Internet 上的 Web 服务器，当数据包经过路由器时，PC1和PC2的私网IP地址被对应的公网IP地址替换。当从Web Server返回数据包时，数据包也是同样的，数据先发给路由器，然后路由器查找静态地址映射表，将公有地址转换为私有地址，最后发送将数据发送到与私有地址对应的终端设备。

PC3 无法访问 Internet，因为 PC3 上没有配置静态 NAT。

请注意，静态 NAT 以一对一的方式将私有地址映射到公共地址，因此，即使内网主机长时间离线或不发送数据，对应的公网地址仍然在使用。因此，静态 NAT 不保存 IP 地址。

动态 NAT

为避免地址浪费，动态 NAT 提出了地址池，地址池中所有可用的公共地址。

配置动态NAT后，企业的边缘路由器根据可用的公网IP地址生成一个公网IP地址池。企业PC上网时，数据包经过路由器。路由器将PC的私网IP地址替换为空闲的公网IP地址，然后访问Internet。

但是PC1、PC2、PC3上网后，公司的公网IP地址池没有空闲的公网IP地址。在这种情况下，PC4 无法访问 Internet。

使用动态NAT后，公网地址和私网地址仍然是一一对应的，无法提高公网地址的利用率。

请注意，公共地址和私有地址之间的一对一映射是临时建立的。PC通过路由器翻译出来的公网IP地址是公网地址池中一个暂时空闲的公网IP地址。因此，动态NAT只支持单向访问，只能从内网访问公网。

NAPT

从地址池中选择地址时，网络地址和端口转换 (NAPT) 不仅会转换 IP 地址，还会转换端口号。这样就实现了公有地址和私有地址的一对多映射，有效地提高了公有地址的利用率。

如上图所示，开启NAPT后，路由器会生成动态地址和端口映射表。边缘路由器的公网IP地址池只有两个公网IP地址。PC1访问Internet上的Web服务器时，数据包携带源端口、目的端口、源地址和目的地址参数到路由器。然后，路由器进行公共地址转换和源端口转换。另外，转换后的端口号和公网IP地址都记录在动态地址和端口映射表中。最后，PC1 访问 Internet。

当WEB Server返回数据时，数据包也携带这些参数到路由器。然后，路由器查询动态地址和端口映射表，将数据包发送给PC1。

NAPT翻译传输层端口号，区分内网终端，使多个私网IP地址共享一个公网IP地址，从而节省IP地址。

Easy IP

Easy IP的实现原理与NAPT相同，它同时转换 IP 地址和传输层端口。不同的是Easy IP没有地址池的概念，而是将接口地址作为公网IP地址进行NAT。

Easy IP适用于没有固定公网IP地址的场景，例如通过DHCP或PPPoE拨号获取IP地址的网络出口，获取的动态IP地址可直接用于转换。

NAT服务器

NAT 服务器是指端口映射。

当私网服务器需要为公网提供服务时，需要在路由器上配置NAT服务器，并指定【公网IP地址：端口】与【私网IP地址：端口】一一对应] 将内网服务器映射到公网。公网主机通过【公网IP地址：端口】访问内网服务器。

如上图所示，企业内网的Web Server需要被Internet上的计算机访问。为此，您需要在企业的边缘路由器上配置 NAT 服务器。

1. 将 Web 服务器的 IP 地址和服务端口号 ( 192.168.0.2:80 ) 映射到边缘路由器的公共 IP 地址和端口号 ( 12.xx8:43333 )。

2. 当 Internet 上的计算机访问内网的 Web 服务时，数据包的目的 IP 地址和端口号就是映射到 NAT 服务器上的 IP 地址和端口号（ 12.xx8:43333 ）。

3. 企业边缘路由器收到报文后，查找NAT映射表，将目的IP地址和端口号翻译成Web Server的IP地址和端口号（192.168.0.2:80）。

4. 这样就可以通过公网访问私有网络上的服务。

NAT的优缺点

NAT优势

1、企业内网使用私网IP地址，减少了公网IP地址的占用。NAT 一般应用于边界路由器，例如连接到 Internet 的路由器。

通过NAPT技术，企业可以使用公网IP地址从私网访问Internet，节省公网IP地址。

如果不同的企业或学校不需要相互通信，它们的私有地址可以重叠。

如果不同学校或企业的内网通过VPN或专线相互通信，不同学校或企业使用的私网地址不能重叠。

2、更换ISP后，内网地址无需更改，增强了上网的灵活性。

3、私网不能直接在Internet上访问，增强了内网的安全性。

NAT 缺点

1、在路由器上进行NAT或NAPT时，需要修改数据包的网络层和传输层，需要保留端口和地址转换的映射关系并记录在路由器中。路由数据包会造成较大的交换延迟，消耗路由器上的大量资源。

2、使用私有IP地址访问Internet。源 IP 地址被替换为公共 IP 地址。如果某学校的学生在论坛上发帖，论坛只能记录发布者的公网IP地址，无法追踪到内网IP地址。即无法进行端到端的IP追踪。IP追踪。

3、公网不能访问私网，要访问私有网络，您需要执行端口映射。

4、某些应用程序无法在 NAT 网络上运行。例如，IPSec 不允许修改中间数据包。