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网络地址转换是指通过专用网络地址转换为公用地址从而对外隐藏内部管理的IP地址它使得整个专用网只需要一个全球IP就可以访问互联网由于专用网IP地址是可以重用的所以NAT大大节省了IP地址的消耗。
概念
NATNetwork Address Translation是指网络地址转换1994年提出的。
当在专用网内部的一些主机本来已经分配到了本地IP地址即仅在本专用网内使用的专用地址但又想和因特网上的主机通信并不需要加密时可使用NAT方法。 这种方法需要在专用网私网IP连接到因特网公网IP的路由器上安装NAT软件。装有NAT软件的路由器叫做NAT路由器它至少有一个有效的外部全球IP地址公网IP地址。这样所有使用本地地址私网IP地址的主机在和外界通信时都要在NAT路由器上将其本地地址转换成全球IP地址才能和因特网连接。 另外这种通过使用少量的全球IP地址公网IP地址代表较多的私有IP地址的方式将有助于减缓可用的IP地址空间的枯竭。
实现方式
静态转换一对一私有ip和共有ip的映射关系定下来就不会变了动态转换也是一对一但是每次私有ip跟共有ip的映射关系都是不一样端口多路复用即端口地址转换PATPort Address Translation内部网络的所有主机均可共享一个合法外部IP地址实现对Internet的访问从而可以最大限度地节约IP地址资源。同时又可隐藏网络内部的所有主机有效避免来自internet的攻击。因此网络中应用最多的就是端口多路复用方式。
NAPTNetwork Address Port Translation即网络地址端口转换可将多个内部地址映射为一个合法公网地址NAPT也被称为“多对一”的NAT或者叫PATPort Address Translations端口地址转换、地址超载address overloading。 NAPT与动态地址NAT不同它将内部连接映射到外部网络中的一个单独的IP地址上同时在该地址上加上一个由NAT设备选定的TCP端口号。NAPT算得上是一种较流行的NAT变体通过转换TCP或UDP协议端口号以及地址来提供并发性。除了一对源和目的IP地址以外这个表还包括一对源和目的协议端口号以及NAT盒使用的一个协议端口号。
PAT 叫端口地址转换NAT是网络地址转换。 PAT可以看做是NAT的一部分。 在NAT时考虑一种情形就是只有一个Public IP而内部有多个Private IP这个时候NAT就要通过映射UDP和TCP端口号来跟踪记录不同的会话比如用户A、B、C同时访问CSDN则NAT路由器会将用户A、B、C访问分别映射到1088、1098、23100举例而已实际上是动态的此时实际上就是PAT了。
由上面推论PAT理论上可以同时支持65535 - 1024 64511个连接会话。但实际使用中由于设备性能和物理连接特性是不能达到的CISCO的路由器NAT功能中每个Public IP最多能有效地支持大约4000个会话。
PAT普遍应用于接入设备中它可以将中小型的网络隐藏在一个合法的IP地址后面。PAT与动态地址NAT不同它将内部连接映射到外部网络中的一个单独的IP地址上同时在该地址上加上一个由NAT设备选定的TCP端口号。也就是采用多路复用 技术或改变外出数据的源port的技术将多个内部ip地址映射到同一个外部地址。
重点理解
参考博客NAT网络地址转换
NAT重载经常应用到实际中 这是最常用的NAT类型。NAT重载也是动态NAT**它利用源端口将多个私网ip地址映射到一个公网ip地址(**多对一)。那么它的独特之处何在呢?它也被称为端口地址特换(PAT)。通过使用PAT(NAT重载)只需使用一个公网ip地址就可将数千名用户连接到因特网。其核心之处就在于利用端口号实现公网和私网的转换。
面对私网内部数量庞大的主机如果NAT只进行IP地址的简单替换就会产生一个问题当有多个内部主机去访问同一个服务器时从返回的信息不足以区分响应应该转发到哪个内部主机。此时需要NAT设备根据传输层信息或其他上层协议去区分不同的会话并且可能要对上层协议的标识进行转换比如TCP或UDP端口号。这样NAT网关就可以将不同的内部连接访问映射到同一公网IP的不同传输层端口通过这种方式实现公网IP的复用和解复用。这种方式也被称为端口转换PAT、NAPT或IP伪装但更多时候直接被称为NAT因为它是最典型的一种应用模式。 举个例子客户端172.18.250.6和百度服务器202.108.22.5通信172.18.250.6发送数据时先转换为219.155.6.240:1723任意1024的随机端口然后再利用这个身份发送数据给百度服务器然后百度服务器回应数据并发送给219.155.6.240:1723NAT网关检查自己的关联表意识到这是自己地私网中172.18.250.6的数据包然后把这个数据发送给客户端 也就是说我们利用端口号的唯一性实现了公网ip转换为私网ip的这一步。PATNAT重载能够使用传输层端口号来标识主机因此从理论上说最多可让大约65000台主机共用一个公有IP地址
