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随着Internet的发展和网络应用的增多，有限的IPv4公有地址已经成为制约网络发展的瓶颈。为解决这个问题，NAT（Network Address Translation，网络地址转换）技术应需而生。NAT技术主要用于实现内部网络的主机访问外部网络。一方面NAT缓解了IPv4地址短缺的问题，另一方面NAT技术让外网无法直接与使用私有地址的内网进行通信，提升了内网的安全性。
NAT概述
NAT产生背景
• 随着互联网用户的增多，IPv4的公有地址资源显得越发短缺。
• 同时IPv4公有地址资源存在地址分配不均的问题，这导致部分地区的IPv4可用公有地址严重不足。
• 为解决该问题，使用过渡技术解决IPv4公有地址短缺就显得尤为必要。
私网IP地址
• 公有地址：由专门的机构管理、分配，可以在Internet上直接通信的IP地址。
• 私有地址：组织和个人可以任意使用，无法在Internet上直接通信，只能在内网使用的IP地址。
• A、B、C类地址中各预留了一些地址专门作为私有IP地址：
▫ A类：10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
▫ B类：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
▫ C类：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255
NAT技术原理
NAT：对IP数据报文中的IP地址进行转换，是一种在现网中被广泛部署的技术，一般部署在网络出口设备，例
如路由器或防火墙上。
NAT的典型应用场景：在私有网络内部（园区、家庭）使用私有地址，出口设备部署NAT，对于“从内到外”的流量，网络设备通过NAT将数据包的源地址进行转换（转换成特定的公有地址），而对于“从外到内的”流量，则对数据包的目的地址进行转换。
通过私有地址的使用结合NAT技术，可以有效节约公网IPv4地址。
静态NAT
静态NAT原理
静态NAT：每个私有地址都有一个与之对应并且固定的公有地址，即私有地址和公有地址之间的关系是一对一映射。
支持双向互访：私有地址访问Internet经过出口设备NAT转换时，会被转换成对应的公有地址。同时，外部网络访问内部网络时，其报文中携带的公有地址（目的地址）也会被NAT设备转换成对应的私有地址。
静态NAT配置介绍
- 方式一：接口视图下配置静态NAT
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0] nat static global { global-address} inside {host-address }
global参数用于配置外部公有地址，inside参数用于配置内部私有地址。 - 方式二：系统视图下配置静态NAT
[Huawei] nat static global { global-address} inside {host-address }
配置命令相同，视图为系统视图，之后在具体的接口下开启静态NAT。
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0] nat static enable
在接口下使能nat static功能。
静态NAT配置示例
在R1上配置静态NAT将内网主机的私有地址一对一映射到公有地址。
[R1]interface GigabitEthernet0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]ip address 122.1.2.1 24
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat static global 122.1.2.1 inside 192.168.1.1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat static global 122.1.2.2 inside 192.168.1.2
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat static global 122.1.2.3 inside 192.168.1.3
动态NAT
动态NAT原理
动态NAT：静态NAT严格地一对一进行地址映射，这就导致即便内网主机长时间离线或者不发送数据时，与之对应的公有地址也处于使用状态。为了避免地址浪费，动态NAT提出了地址池的概念：所有可用的公有地址组成地址池。当内部主机访问外部网络时临时分配一个地址池中未使用的地址，并将该地址标记为“In Use”。当该主机不再访问外部网络时回收分配的地址，重新标记为“Not Use”。
动态NAT转换示例
动态NAT配置介绍
- 创建地址池
[Huawei] nat address-group group-index start-address end-address
配置公有地址范围，其中group-index为地址池编号，start-address、end-address分别为地址池起始地址、结束地址。 - 配置地址转换的ACL规则
[Huawei] acl number
[Huawei-acl-basic-number ] rule permit source source-address source-wildcard
配置基础ACL，匹配需要进行动态转换的源地址范围。 - 接口视图下配置带地址池的NAT Outbound
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0] nat outbound acl-number address-group group-index [ no-pat ]
接口下关联ACL与地址池进行动态地址转换，no-pat参数指定不进行端口转换。
动态NAT配置示例
在R1上配置动态NAT将内网主机的私有地址动态映射到公有地址。
[R1]nat address-group 1 122.1.2.1 122.1.2.3
[R1]acl 2000
[R1-acl-basic-2000]rule 5 permit source 192.168.1.0 0.0.0.255
[R1-acl-basic-2000]quit
[R1]interface GigabitEthernet0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 2000 address-group 1 no-pat
NAPT、Easy-IP
NAPT原理
动态NAT选择地址池中的地址进行地址转换时不会转换端口号，即No-PAT（No-Port Address Translation，非端口地址转换），
公有地址与私有地址还是1:1的映射关系，无法提高公有地址利用率。
NAPT（Network Address and Port Translation，网络地址端口转换）：从地址池中选择地址进行地址转换时不仅转换IP地址，
同时也会对端口号进行转换，从而实现公有地址与私有地址的1:n映射，可以有效提高公有地址利用率。
NAPT配置示例
在R1上配置NAPT让内网所有私有地址通过122.1.2.1访问公网。
[R1]nat address-group 1 122.1.2.1 122.1.2.1
[R1]acl 2000
[R1-acl-basic-2000]rule 5 permit source 192.168.1.0 0.0.0.255
[R1-acl-basic-2000]quit
[R1]interface GigabitEthernet0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 2000 address-group 1
Easy IP工作原理
Easy IP：实现原理和NAPT相同，同时转换IP地址、传输层端口，区别在于Easy IP没有地址池的概念，使用接口地址作为NAT转换的公有地址。
Easy IP适用于不具备固定公网IP地址的场景：如通过DHCP、PPPoE拨号获取地址的私有网络出口，可以直接使用获取到的动态地址进行转换。
Easy IP配置示例
在R1上配置Easy-IP让内网所有私有地址通过122.1.2.1访问公网。
[R1]acl 2000
[R1-acl-basic-2000]rule 5 permit source 192.168.1.0 0.0.0.255
[R1-acl-basic-2000]quit
[R1]interface GigabitEthernet0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 2000
NAT Server
NAT Server使用场景
NAT Server：指定[公有地址:端口]与[私有地址:端口]的一对一映射关系，将内网服务器映射到公网，当私有网络中的服务器需要对公网提供服务时使用。外网主机主动访问[公有地址:端口]实现对内网服务器的访问。
NAT Server配置示例
在R1上配置NAT Server将内网服务器192.168.1.10的80端口映射到公有地址122.1.2.1的8080端口。
[R1]interface GigabitEthernet0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]ip address 122.1.2.1 24
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat server protocol tcp global 202.10.10.1 8080 inside 192.168.1.1 80