NAT原理與基本應用ISSUE4.0NAT技術實現(xiàn)了私網與公網的互訪，為私網提供了安全保障，也給公網帶來了安全隱患。前言學習指南開篇會介紹一些和NAT相關的基本概念重點理解NAT的入口和出口轉換流程參考資料RFC3022TraditionalIPNetworkAddressTranslator(TraditionalNAT)RFC2993ArchitecturalImplicationsofNATRFC2663IPNetworkAddressTranslator(NAT)TerminologyandConsiderationsRFC3027ProtocolComplicationswiththeIPNetworkAddressTranslator學習完此課程，您將會：NAT基本概念NAT工作原理目標內容介紹第1章NAT基本概念第2章NAT工作原理NAT基本概念NAT(NetworkAddressTranslator)網絡地址轉換，即改變IP報文中的源或目的地址的一種處理方式；使一個局域網中的多臺主機使用少數(shù)的合法地址訪問外部資源，也可以按照要求設定內部的WWW、FTP、TELNET的服務提供給外部網絡使用；有效的隱藏了內部局域網的主機IP地址，起到了安全保護的作用。NAT基本概念公有地址和私有地址私有地址是指內部網絡(局域網內部)的主機地址，而公有地址是局域網的外部地址（在因特網上的全球唯一的IP地址）。因特網地址分配組織規(guī)定以下的三個網絡地址保留用做私有地址：-55-55-55NAT基本概念地址池地址池是由一些外部地址（全球唯一的IP地址）組合而成的，我們稱這樣的一個地址集合為地址池。在內部網絡的數(shù)據包通過地址轉換達到外部網絡時，將會選擇地址池中的某個地址作為轉換后的源地址，這樣可以有效利用用戶的外部地址，提高內部網絡訪問外部網絡的能力。NAT基本概念訪問控制列表訪問列表是由ACCESS-LIST命令生成的，它依據IP數(shù)據包報頭以及它承載的上層協(xié)議數(shù)據包頭的格式定義了一定的規(guī)則，可以表示允許或者是禁止具有某些特征(包頭數(shù)據可以描述的）的數(shù)據包，地址轉換按照這樣的規(guī)則判定哪些包是被允許轉換或者是禁止轉換，這樣可以禁止一些內部的主機訪問外部網絡，提高一些網絡的安全性問題。有關的詳細概念可以參考防火墻中的有關內容。NAT基本概念轉換關聯(lián)轉換關聯(lián)就是將一個地址池和一個訪問列表關聯(lián)起來，這種關聯(lián)指定了“具有某些特征的IP報文”是使用“這樣的地址池中的地址”，而另一些可能是使用另外一個地址池中的地址。在地址轉換時，是根據這樣的對應進行地址轉換的。當一個內部網絡的數(shù)據包文發(fā)往外部網絡時，首先根據訪問列表判定是否是允許的數(shù)據包，然后根據轉換的關聯(lián)找到于之相對應的地址池，我們就可以把源地址轉換成這個地址池中的某一個地址，完成地址轉換。NAT基本概念內部服務器映射表內部服務器映射表是由NATSERVER命令配置的，允許用戶依照自己的需要提供內部服務。在轉換時，根據用戶的配置查找外部數(shù)據包的目的地址，如果是訪問內部的服務器，則轉換成相應的內部服務器的目的地址和端口，達到訪問內部服務器的目的。還原時對源地址進行查找，判斷是否是從內部服務器出去的報文，如果是將源地址轉換成相應的外部地址。內容介紹第1章NAT基本概念第2章NAT工作原理NAT的基本工作原理NAT在系統(tǒng)中的位置NAT的基本工作原理NAT基本工作原理（以出口NAT為例）在IP層的出口處調用NATNAT的基本工作原理在IP層的入口出調用NATNAT的基本工作原理透明的地址分配靜態(tài)的地址分配指一個特定的主機使用固定的地址訪問外部的網絡。動態(tài)的地址分配是指NAT在一些地址中挑選一個地址，做為內部網絡的主機訪問外部網絡的IP地址。無論是那種，地址的分配應該對用戶來說是透明的。NAT的基本工作原理NAT的基本工作方式：NAT－一對一的地址轉換PAT－多對一的地址轉換NPAT－多對多的地址轉換NAT的基本工作原理NAT方式NAT的基本工作原理NAT方式在出方向上轉換IP報文頭中的源IP地址，而不對端口進行轉換。在私有網絡地址和外部網絡地址之間建立一對一映射，實現(xiàn)比較簡單只轉換IP報文頭中的IP地址，所以適用于所有IP報文轉換NAT的基本工作原理PAT方式(0:1001-6:23)------>(00:12964-6:23)(6:23-00:12964)------>(6:23-0:1001)NAT的基本工作原理PAT方式PAT（PortAddressTranslation）方式的地址轉換利用了TCP/UDP協(xié)議的端口號，進行地址轉換。PAT方式的地址轉換是采用了“地址＋端口”的映射方式，因此可以使內部局域網的許多主機共享一個IP地址訪問Internet。在私有網絡地址和外部網絡地址之間建立多對一映射。不同的內部網地址，轉換時采用相同的公網地址，并依靠不同的端口號來區(qū)分每一個內部網主機。NAT的基本工作原理NPAT方式(0:1001-6:23)------>(00:12964-6:23)(:2001-7:25)(6:23-00:12964)------>(6:23-0:1001)(7:25-:2001)NAT的基本工作原理NPAT方式NPAT（Nat&PortAddressTranslation）方式的地址轉換也是利用了TCP/UDP協(xié)議的端口號，進行地址轉換。私網地址和公網地址之間建立了多對多的映射關系。NPAT方式也是采用“地址＋端口”的映射關系，因此可以使內部局域網的多個主機共享多個IP地址訪問Internet。NAT的基本工作原理內部服務器內部服務器是一種反相的地址轉換。地址轉換屏蔽了內部網絡中的主機，而內部服務器可以提供外部網絡訪問內部網絡的服務?？梢耘渲肳WW、FTP、Telnet等服務。內部服務器映射表是由NATSERVER命令配置的，在轉換時，根據用戶的配置查找外部數(shù)據包的目的地址，如果是訪問內部的服務器，則轉換成相應的內部服務器的目的地址和端口，達到訪問內部服務器的目的。還原時對源地址進行查找，判斷是否是從內部服務器出去的報文，如果是將源地址轉換成相應的外部地址。NAT的基本工作原理內部服務器NAT的基本工作原理利用ACL控制地址轉換NAT的基本工作原理支持特殊協(xié)議（ALG應用程序網關）地址轉換改變了IP數(shù)據包頭的IP地址信息，如果數(shù)據報文的載荷中含有地址信息，地址轉換就需要特殊處理，除了改變IP包頭的地址信息以外還需要改變數(shù)據報文中載荷中的地址信息。比較典型的應用是FTP目前VRPNAT平臺支持FTP、Radius、L2tp、PPTP、CMC幾種特殊的協(xié)議。以及后來支持的H.323、SMTP、DNS等。NAT的基本工作原理以FTPALG為例：在TCP的應用FTP中，包含兩種連接：控制連接（會話）、數(shù)據連接（傳輸）。其中控制連接是用大家都熟悉的21端口的TCP連接。數(shù)據連接卻是由客戶端“發(fā)起”的，它通過控制連接“通知”服務器它已經初始化完的端口，F(xiàn)TP服務器通過20端口（默認情況）將數(shù)據傳送到客戶端。NAT的基本工作原理以FTPALG為例（續(xù)）：在通知服務器的時候，會用到“PORT命令”，其中在這次TCP連接的數(shù)據中是這樣的：“PORT10,110,1,2,13,23\A\D”（表示：端口=13<<8+23，地址=)，于是服務器就可以知道客戶端的數(shù)據連接的地址和端口了。在地址轉換的過程中，對于PORT命令，我們除了改變IP地址以及端口信息，同時必須改變相應TCP中的數(shù)據，這樣才可以保證使FTP服務器端可以把數(shù)據發(fā)送到正確的客戶端。這樣，有可能會使TCP數(shù)據包的長度發(fā)生變化，所以對于PORT命令還需要對TCP數(shù)據頭中的序號（SEQUENCENUMBER）進行調整。NAT的基本工作原理NAT地址轉換的DNS運用DNS服務器處于私網中DNS服務器處于公網中NAT的基本工作原理DNS和內部服務器使用私網地址由于內部www服務器和DNS服務器都在一個私網內，這樣，當內部DNS進行為內部服務器進行域名到IP地址的轉換時，會得到一個內部網的IP地址，然后DNS將這個內部地址返回給外部要訪問的內部服務器的主機。而這個地址由于是私網地址，所以外部網訪問不到。NAT的基本工作原理DNS在公網上，內部主機無法使用域名訪問內部服務器當內部pc通過域名訪問時，會到外部的DNS上請求IP地址，由于DNS是在外部，所以它會返回一個公網的地址或找不到地址。這樣導致內部PC通過域名訪問時，得到是個外部的地址或者得不到地址，導致內部用戶不能正常訪問內部服務器。Qusetion：有什么好的方法可以解決DNS問題？NAT的基本工作原理以太網口支持地址池在以太網環(huán)境中，如果地址池中的地址與接口的地址在不同的網段上，那么可以通過添加路由的方式來解決。而如果在同一個網段上，則對方不會缺省的將報文發(fā)送到此設備上，因為對方發(fā)現(xiàn)這是一個同網段的地址，會發(fā)送ARP請求，如果得不到響應，將認為這個地址不存在，當然報文將無法到達本端。因此需要對以太網接口做特殊處理，使得當?shù)刂烦刂械牡刂泛徒涌诘牡刂吩谕粋€網段也可以支持。NAT的基本工作原理以太網口支持地址池（續(xù)）如果一個ARP請求報請求的地址不是以太網接口的IP地址，ARP模塊將這個ARP請求丟棄，現(xiàn)在NAT模塊提供一個函數(shù)，根據地址、接口判斷這個地址是否是在這個接口上的一個地址池中的地址。如果是，告訴ARP對這個IP地址發(fā)送ARP應答，MAC地址就是這個以太網接口的MAC地址。NAT的基本工作原理支持多個方向上負載分擔應用NAT基本工作原理地址轉換的優(yōu)點：地址轉換可以使內部網絡用戶方便的訪問Internet。地址轉換可以使內部局域網的許多主機共享一個IP地址上網。地址轉換可以屏蔽內部網絡的用戶，提高內部網絡的安全性。地址轉換同樣可以提供給外部網絡WWW、FTP、Telnet服務。NAT基本工作原理地址轉換的缺點：地址轉換對于報文內容中含有有用的地址信息的情況很難處理。地址轉換不能處理IP報頭加密的情況。地址轉換由于隱藏了內部主機地址，有時候會使網絡調試變得復雜。影響報文轉發(fā)的效率。無法確定源地址。因為同樣的內部地址在不同時刻的外部地址是不一樣的，所以如果從內部網絡攻擊外部網絡，將造成定位攻擊源的困難。NAT基本工作原理NAT地址轉換的改進為滿足公安部以及一些企事業(yè)單位的需求，對NAT流（FLOW）信息進行日