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NAT和PAT的原理及配置

2022-07-28 05:28:00 【光的方向79】

一、NAT

1、NAT概述
NAT（Network Address Translation）又称为网络地址转换，用于实现私有网络和公有网络之间的互访。

2、私有地址

A类私有地址：10.0.0.0~10.255.255.255 /8 /14是A类
B类私有地址：172.16.0.0~172.31.255.255 /16 /23是B类
C类私有地址：192.168.0.0~192.168.255.255 /24 /24以上都是C类

3、NAT工作原理

NAT是通过公网转私网（走专线从公网IP转私网IP）

工作原理：
NAT用来将内网地址与端口号转为合理的公网地址和端口号，建立一个会话与公网进行通信（一个公网地址对应多个私网地址）

特点：
NAT外部的主机无法主动跟位于NAT内部的主机通信，NAT内部主机想要通信，必须主动和公网的一个IP通信，路由器负责建立一个映射关系，从而实现数据转发（外部的主机无法与内部主机通信，内部主机必须与公网建立通信后，通过映射来进行数据的传输）

数据有来也有回
数据包是从内网–>外网（会转换源IP地址，由私网地址转换成公网地址）
数据包是从外网–>内网（会转换目的IP地址，由公网地址转换成内网地址）

4、NAT功能

NAT不仅能解决了IP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的入侵，隐藏并保护网络内部的计算机。

宽带分享:这是NAT主机的最大功能。
安全防护:NAT之内的pc联机到Internet.上面时，他所显示的IP是NAT主机的公网Ip，所以client端的PC就具有一定程度的安全了，外界在进行portscan(端口扫描)的时候，就侦测不到源client端的PC。
优点:节省公有合法TP地址、外理地址重卷、增强灵活性、安全性
缺点:延迟增大、配置和维护的复杂性、不支持某些应用(比如VPN)，所以应用走公网的话会加大延迟

5、NAT包含4类地址
例如：PC：192.168.1.2 服务器：203.51.23.55

PC访问服务器的包源IP=192.168.1.2（内部局部地址）目的IP=203.21.23.55（外部局部地址）
经过路由器后的包源IP=125.25.65.3（内部局部地址）目的IP=203.51.23.55（外部局部地址）
服务器返回PC的包源IP=203.51.23.55 目的IP=125.25.65.3
经过路由器后的包源IP=203.51.23.55 目的IP=192.168.1.2

6、NAT的实现方式
二、静态转换（Static Translation）
静态NAT:

静态NAT实现私网地址和公网地址的一对一转换。有多少个私网地址就需要配置多少个公网地址。
静态NAT不能节约公网地址，但可以起到隐藏内部网络的作用。
内部网络向外部网络发送报文时，静态将报文的源地址替换为对应的公网地址。
外部网络向内部网络发送响应报文时，静态 AT将报文的目的地址替换为相应的私网地址。
有2种配置方法:

第一种:全局模式下设置静态NAT
[R1]nat static global 8.8.8.8 inside 192.168.10.10
[R1linta0/0/1###外网口
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat staticenable ###在网口上启动nat static enable功能

第二种:直接在接口上声明nat static
[R1]intg0/0/1###外网口
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat static global 8.8.8.8 inside 192.168.10.10
[R1]dis nat static ###查看NAT静态配置信息

三、动态转换（Dynamic Translation）
1、动态NAT
动态NAT:多个私网IP地址对应多个公网IP地址，基于地址池一对一映射

1、配置外部网口和内部网口的IP地址

2、定义合法IP地址池
[R1]nat address-group1 212.0.0.100 212.0.0.200 ###新建一个名为1的nat地址池，范围是212.0.0.100到212.0.0.200

3、定义访问控制列表[R1]acl 2000
###创建ACL，允许源地址为192168.20.0/24网段和11.0.0.0/24的数据通过
[R1-acl-basic-20001]rule permit source 192.168.20.00.0.0.255 允许源IP为192.168.20.0的数据通过（把permit换成deny则是拒绝）
[R1-acl-basic-2000]rule permit source 11.0.0.0.0.0.0.255

4、在外网口，上设置动态IP地址转换
[R1-acl-basic-2000]intg0/0/1###外网口
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 2000 address-group1no-pat #将ACL2000匹配的数据转换为改接口的IP地址作为源地址(no pat不做端口转换，只做IP地址转换，默认为pat)

[R1]dis nat outbound ###查看NATOutbound的信息

解析：
permit：允许
deny：拒绝
no-pat：只做地址转换，不做端口转换
acl 2000：允许通过的私网地址（2000代表IP段）
rule permit source + 私网地址 + 反掩码
nat outbound 2000 address-proup 1 no-pat #将ACL2000匹配的数据转换为改接口的IP地址（源地址）
inbound：端口的入方向
outbound：端口的出方向

2、ACL（access list）访问控制列表
创建ACL。允许源地址网段和反掩码（/24的反掩码：0.0.0.255）通过

(1)ACL两种作用
用来对数据包做访问控制(丢弃或者放行）
结合其他协议，用来匹配范韦
(2)ACL工作原理
当数据包从接口经过时，由于接口启用了acl，此时路由器会对报文进行检查，然后做出相应的处理。

(3)ACL种类
基本acl(2000-2999):只能匹配源ip地址。
高级acl(3000-3999):可以匹配源ip、目标ip、源端口、目标端口等三层和四层的字段和协议。
二层ACL(4000-4999):根据数据包的源AC地址、目的MAc地址、802.1q优先级、二层协议类型等二层信息制定规则。

(4)ACL的应用原则:
基本ACL，尽量用在靠近目的点
高级ACL，尽量用在靠近源的地方(可以保护带宽和其他资源)

四、端口多路复用（PortAddress Translation,PAT）
1、PAT作用
改变数据包的ip地址和端口号
能够大量节约公网IP地址
2、PAT类型
动态PAT：包括NAPT和EasyIP
静态PAT：包括NAT Server

3、NAPT配置命令
NAPT:多个私网p地址:对应定外网IP地址(比如200.1.1.10)，配置方法与动态NAT类似

配置外部网口和内部网口的IP地址
定义合法IP地址池
[R1]nat address-group 1 200.1.1.10 200.1.1.10 ###使用一个固定IP
定义访问控制列表
[R1]acl2000###允许源地址为192168300/24网段的数据通过
[R1-acl-adv-2000]rule permit source 192.168.30.0 0.0.0.255
在外网口上设置IP地址转换
[R1-acl-basic-2000linta0/0/1 ###外网口.
[Rl-GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 2000 address-aroup 1

4、Easy IP配置命令
Easy Ip:多个私网IP地址对应路由器外网接口公网IP地址(比如12.0.0.1)
配置外部网口和内部网口的IP地址

定义合法IP地址池
由于直接实验外网口IP地址所以不用再定义IP地址池
定义访问控制列表
[R1]acl 3000 ###允许源地址为192168300/24网段的数据通过
[R1-acl-adv-3000]rule permit ip source 192.168.30.0 0.0.0.255
在外网口，上设置IP地址转换
[R1]int g0/0/1 ###外网口
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 3000
##当ac13000匹配的源IP数据到达此接口时，转换为该接口的IP地址做为源地址
[R1]display nat session all ##查看NAT的流表信息