NAT網絡地址轉換理論+實驗

發布時間：2020-08-02 20:42:33 來源：網絡閱讀：561 作者：wx5d3a7feeb53cc 欄目：云計算

NAT網絡地址轉換

NAT不僅能解決IP地址不足的問題，而且還能夠有效地避免來自網絡外部的隱患，隱藏并保護網絡內部的計算機。
1.寬帶分享：這是 NAT 主機的最大功能。
2.安全防護：NAT 之內的 PC 聯機到 Internet 上面時，他所顯示的 IP 是 NAT 主機的公共 IP，所以 Client 端的 PC 當然就具有一定程度的安全了，外界在進行 portscan（端口掃描）的時候，就偵測不到源Client 端的 PC

1、NAT的工作原理

Network Address Translation ，網絡地址轉換

2、NAT實現方式

（1）靜態轉換（Statin Translation）
（2）動態轉換（ Dynamic Translation）
（3）端口多路復用（Port Address Translation，PAT）

3、NAT的優缺點

1、NAT的優點

（1）節省公有合法的IP地址
（2）處理地址重疊
（3）增強靈活性
（4）安全性

2、NAT的缺點

（1）延遲增大
（2）配置和維護更復雜
（3）不支持某些應用，可以通過靜態NAT映射來避免

NAT的術語于轉換表

NAT網絡地址轉換理論+實驗
NAT地址轉換一種偽裝，確保了地址的安全
如圖：
PC1第一件事情發出請求，先查詢路由表，然后才會根據NAT表轉換成公網地址，去訪問外部網。源IP,目的IP,這時候外部的源IP就變成了公網地址。
PC2第一件事情給出回應，先查詢NAT轉換表，再查詢路由表發送數據包。
回應時兩個接口如果先查詢路由表，就沒法去找到，一個接口是1.0一個是125.0
內部：
源IP:內部局部地址
目的IP:外部局部地址
外部：
源IP:內部全局地址
目的IP:外部全局地址

4、NAT的轉換條目

（1）簡單轉換條目（根據IP地址）
（2）擴展轉換條目（根據IP地址和端口）

5、NAT的工作過程

NAT網絡地址轉換理論+實驗

1：自己主機的地址10.1.1.1
2.根據NAT轉換表，需要自己手動配置，TCP協議，內部用局部IP地址，內部用全局IP地址，外部用全局IP地址
3.目的IP地址
4.訪問外部網
5.目的IP地址和源IP地址

6、PAT的工作過程

NAT網絡地址轉換理論+實驗

PAT是多個私網地址轉換成一個公網地址，多了端口，端口可以自己設定

7、靜態NAT地址實驗圖

NAT網絡地址轉換理論+實驗

sw1:關閉路由功能，設置速率和全雙工
R3:給接口配IP,配置默認路由
f0/0:12.0.0.2/24
f0/1:13.0.0.1/24
R2:給接口配IP,配置默認路由回去，配置靜態NAT地址轉換，應用于接口
f0/0:12.0.0.1/24
f0/1:192.168.100.1/24
PC1:192.168.100.10/24
PC2:192.168.100.20/24

7.1、給交換機配置速率，全雙工，關閉路由功能

sw1#conf t
sw1(config)#no ip routing  //關閉路由功能
sw1(config)#int f1/0
sw1(config-if)#speed 100  //速率100
sw1(config-if)#dup full    //全雙工模式
sw1(config-if)#ex

7.2、給路由器R3接口配置d地址，配置默認路由

R3#conf t
R3(config)#int f0/0
R3(config-if)#ip add 12.0.0.2 255.255.255.0  //配置地址
R3(config-if)#no shut   //開啟地址接口
R3(config-if)#int f0/1
R3(config-if)#ip add 13.0.0.1 255.255.255.0
R3(config-if)#no shut
R3(config-if)#do show ip route  //查看路由表條目
Codes: C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP
       D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area 
       N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
       E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2
       i - IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2
       ia - IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route
       o - ODR, P - periodic downloaded static route

Gateway of last resort is not set

     12.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
C       12.0.0.0 is directly connected, FastEthernet0/0
     13.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets
C       13.0.0.0 is directly connected, FastEthernet0/1
R3(config-if)#ex     
R3(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 12.0.0.1  //配置默認路由
R3(config)#

7.3、給R2接口配IP,配置默認路由回去

R2#conf t
R2(config)#int f0/0
R2(config-if)#ip add 192.168.100.1 255.255.255.0  //配置地址
R2(config-if)#no shut
R2(config-if)#int f0/1
R2(config-if)#ip add 12.0.0.1 255.255.255.0   //配置地址
R2(config-if)#no shut
R2(config-if)#ex
R2(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 12.0.0.2
R2(config)#

7.4、給每個主機配置地址

PC1> ip 192.168.100.10 192.168.100.1
Checking for duplicate address...
PC1 : 192.168.100.10 255.255.255.0 gateway 192.168.100.1

PC2> ip 192.168.100.20 192.168.100.1
Checking for duplicate address...
PC1 : 192.168.100.20 255.255.255.0 gateway 192.168.100.1

PC3> ip 13.0.0.13 13.0.0.1
Checking for duplicate address...
PC1 : 13.0.0.13 255.255.255.0 gateway 13.0.0.1

7.5、給R2配置靜態NAT地址轉換，應用于接口

R2#conf t
R2(config)#ip nat inside source static 192.168.100.10 12.0.0.10
//設置靜態NAT地址內部網轉換成外部網
R2(config)#ip nat inside source static 192.168.100.20 12.0.0.20
R2(config)#int f0/0
R2(config-if)#ip nat inside  //給F0/0接口設置內部
R2(config-if)#int f0/1
R2(config-if)#ip nat outside //給F0/1接口設置外部
R2(config-if)#end
R2#debug ip nat  //查看NAT地址轉換狀態
IP NAT debugging is on

8、靜態NAT映射

NAT端口映射協議（英語：NAT Port Mapping Protocol，縮寫NAT-PMP）是一個能自動創建網絡地址轉換（NAT）設置和端口映射配置而無需用戶介入的網絡協議。該協議能自動測定NAT網關的外部IPv4地址，并為應用程序提供與對等端交流通信的方法。NAT-PMP于2005年由蘋果公司推出，為更常見的ISO標準互聯網網關設備協議（被許多NAT路由器實現）的一個替代品。該協議由互聯網工程任務組（IETF）在RFC 6886中發布。 NAT-PMP使用用戶數據報協議（UDP），在5351端口運行。該協議沒有內置的身份驗證機制，因為轉發一個端口通常不允許任何活動，也不能用STUN方法實現。NAT-PMP相比STUN的好處是它不需要STUN服務器，并且NAT-PMP映射有一個已知的過期時間，應用可以避免低效地發送保活數據包。 NAT-PMP是端口控制協議（PCP）的前身。

8.1實驗圖

在廣域網上想訪問私網地址必須要有映射地址

實驗目的讓外部網的主機能訪問linux的WEB服務

NAT網絡地址轉換理論+實驗

8.2、到linux服務器當中安裝HTTPD服務并寫一個網頁，自測一下

[root@localhost ~]# yum install httpd -y  //安裝HTTPD服務
[root@localhost ~]# vim /var/www/html/index.html  //代站點底下創建文件和內容
<h2>this is web NAT </h2>                                 
[root@localhost ~]# systemctl start httpd  //開啟HTTPD服務
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service   //關閉防火墻
[root@localhost ~]# setenforce 0  //開啟增強功能

NAT網絡地址轉換理論+實驗

8.3、linux服務器綁定網卡，并設置固定IP

NAT網絡地址轉換理論+實驗

[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static  //設置靜態
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens33
UUID=849aa04e-1874-490f-8cb0-b2fde4b9a6f8
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.100.100   //IP地址
NETMASK=255.255.255.0   //子網掩碼
GATEWAY=192.168.100.1   //網關
[root@localhost ~]# systemctl restart network  //重啟網絡服務
[root@localhost ~]# ifconfig
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.100.100  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.100.255
        inet6 fe80::e3c7:14af:6e4d:7216  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:0c:29:c9:dd:05  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 4309  bytes 4579244 (4.3 MiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 1123  bytes 96283 (94.0 KiB)

8.4、到win10當中綁定網卡

NAT網絡地址轉換理論+實驗

8.5、到GNS3配置R1路由器，給接口配置地址

R1#conf t
R1(config)#int f0/0
R1(config-if)#ip add 192.168.100.1 255.255.255.0 
R1(config-if)#no shut
R1(config-if)#int f0/1
R1(config-if)#ip add 12.0.0.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no shut

8.6、回到WIN10設置地址

NAT網絡地址轉換理論+實驗

8.7、回到GNS3開始配置端口映射

映射什么意思？就是外部網想要訪問你的私網地址必須要映射，不然不安全。

R1#conf t
R1(config)#ip nat inside source static tcp 192.168.100.100 80 12.0.0.100 8080 extendable         
 //內部端口啟用NAT,tcp協議，IP地址加端口，映射外部網地址加端口，后面一定要加個擴展extendable
 on Interface NVI0, changed state to up
R1(config)#int f0/0
R1(config-if)#ip nat inside  //設置為內部
R1(config-if)#int f0/1
R1(config-if)#ip nat outside  //設置為外部
R1(config-if)#end
R1#debug ip nat   //測試啟動端口映射
IP NAT debugging is on

8.8、我們回到外部網中的一臺主機去訪問一下。 http://12.0.0.100:8080/ 一定要加8080端口，這是映射的

NAT網絡地址轉換理論+實驗

9、動態NAT地址轉換

動態NAT是指將內部網絡的私有IP地址轉換為公用IP地址時，IP地址對是不確定的，是隨機的，所有被授權訪問Internet的私有IP地址可隨機轉換為任何指定的合法IP地址。也就是說，只要指定哪些內部地址可以進行轉換，以及用哪些合法地址作為外部地址時，就可以進行動態轉換。動態轉換可以使用多個合法外部地址集。當ISP提供的合法IP地址略少于網絡內部的計算機數量時。可以采用動態轉換的方式。

動態NAT實驗圖

實驗目的讓內部的私有網轉換成多個公網之一

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9.1、二層交換機關閉路由功能，設置速率和全雙工模式

sw#conf t
sw(config)#no ip routing
sw(config)#int f1/0
sw(config-if)#speed 100
sw(config-if)#dup full
sw(config-if)#ex

9.2、給R1路由器接口設置地址，動態NAT

R1#conf t
R1(config)#int f0/0
R1(config-if)#ip add 192.168.100.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no shut
R1(config-if)#int f0/1
R1(config-if)#ip add 12.0.0.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no shut
R1(config-if)#ex
R1(config)#access-list 1 permit 192.168.100.0 0.0.0.255
//定義內部允許的網段，后面要加反碼
R1(config)#ip nat pool test 12.0.0.10 12.0.0.100 netmask 255.255.255.0
//定義外部轉換的地址段落，地址范圍，起始地址和結束地址和子網掩碼
R1(config)#ip nat inside source list 1 pool test //引用內部的網段，轉換成外部網的地址池
R1(config)#int f0/0
R1(config-if)#ip nat inside  //定義內部網
R1(config-if)#int f0/1
R1(config-if)#ip nat outside //定義外部網
R1(config-if)#end         
R1#debug ip nat  //測試啟用NAT
IP NAT debugging is on

9.3、給每臺主機配置IP地址

PC1> ip 192.168.100.10 192.168.100.1
Checking for duplicate address...
PC1 : 192.168.100.10 255.255.255.0 gateway 192.168.100.1

PC2> ip 192.168.100.20 192.168.100.1
Checking for duplicate address...
PC1 : 192.168.100.20 255.255.255.0 gateway 192.168.100.1

PC3> ip 12.0.0.12 12.0.0.1
Checking for duplicate address...
PC1 : 12.0.0.12 255.255.255.0 gateway 12.0.0.1

9.4、PC1和PC2主機去測試內部網轉換成外部網是不是有多個公網地址

PC1> ping 12.0.0.12
84 bytes from 12.0.0.12 icmp_seq=1 ttl=63 time=20.944 ms
84 bytes from 12.0.0.12 icmp_seq=2 ttl=63 time=18.950 ms
84 bytes from 12.0.0.12 icmp_seq=3 ttl=63 time=15.957 ms
84 bytes from 12.0.0.12 icmp_seq=4 ttl=63 time=22.452 ms
84 bytes from 12.0.0.12 icmp_seq=5 ttl=63 time=19.952 ms

*Mar  1 00:19:47.327: NAT: expiring 12.0.0.11 (192.168.100.20) icmp 34108 (34108)
R1#
*Mar  1 00:19:47.463: NAT*: s=192.168.100.20->12.0.0.11, d=12.0.0.12 [15552]
*Mar  1 00:19:47.471: NAT*: s=12.0.0.12, d=12.0.0.11->192.168.100.20 [15552]
*Mar  1 00:19:48.351: NAT: expiring 12.0.0.11 (192.168.100.20) icmp 34364 (34364)
R1#
*Mar  1 00:19:48.487: NAT*: s=192.168.100.20->12.0.0.11, d=12.0.0.12 [15553]
*Mar  1 00:19:48.499: NAT*: s=12.0.0.12, d=12.0.0.11->192.168.100.20 [15553]
*Mar  1 00:19:49.375: NAT: expiring 12.0.0.11 (192.168.100.20) icmp 34620 (34620)
R1#
*Mar  1 00:19:49.511: NAT*: s=192.168.100.20->12.0.0.11, d=12.0.0.12 [15554]
*Mar  1 00:19:49.519: NAT*: s=12.0.0.12, d=12.0.0.11->192.168.100.20 [15554]
*Mar  1 00:19:50.399: NAT: expiring 12.0.0.11 (192.168.100.20) icmp 34876 (34876)
R1#
*Mar  1 00:19:50.531: NAT*: s=192.168.100.20->12.0.0.11, d=12.0.0.12 [15555]
*Mar  1 00:19:50.543: NAT*: s=12.0.0.12, d=12.0.0.11->192.168.100.20 [15555]
*Mar  1 00:19:51.423: NAT: expiring 12.0.0.11 (192.168.100.20) icmp 35132 (35132)
R1#

10、PAT轉換

實驗圖

實驗目的：讓所有的私網地址轉換成同一個公網地址

NAT網絡地址轉換理論+實驗

Port Address Translation，端口多路復用(端口地址轉化)，通過改變外出數據包源IP和源端口，并進行端口轉換，內網所有主機均可共享一個公用IP訪問外網，節約IP。

10.1、二層交換機關閉路由功能，配置速率和全雙工模式

sw#conf t
sw(config)#no ip routing
sw(config)#int f1/0
sw(config-if)#speed 100
sw(config-if)#dup full

10.2、R2給接口配置地址，配置PAT地址轉換

R1#conf t
R1(config)#int f0/0
R1(config-if)#ip add 192.168.100.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no shut
R1(config-if)#int f0/1
R1(config-if)#ip add 12.0.0.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no shut
R1(config-if)#ex
R1(config)#access-list 1 permit 192.168.100.0 0.0.0.255    //定義內部允許的網段，加反碼
R1(config)#ip nat inside source list 1 interface fastEthernet 0/1 overload
//直接引用外部接口 ，overlload所有外部網
R1(config)#int f0/0
R1(config-if)#ip nat in  //定義內部網
R1(config-if)#int f0/1
R1(config-if)#ip nat out  //定義外部網
R1(config-if)#end
R1#debug ip nat
IP NAT debugging is on  //測試啟動NAT

10.3、給每臺主機配置IP地址

PC1> ip 192.168.100.10 192.168.100.1
Checking for duplicate address...
PC1 : 192.168.100.10 255.255.255.0 gateway 192.168.100.1

PC2> ip 192.168.100.20 192.168.100.1
Checking for duplicate address...
PC1 : 192.168.100.20 255.255.255.0 gateway 192.168.100.1

PC3> ip 12.0.0.12 12.0.0.1
Checking for duplicate address...
PC1 : 12.0.0.12 255.255.255.0 gateway 12.0.0.1

10.4測試PC1和PC2的私網地址訪問的是不是同一個公網地址

PC1> ping 12.0.0.12 -t
12.0.0.12 icmp_seq=1 timeout
84 bytes from 12.0.0.12 icmp_seq=2 ttl=63 time=20.943 ms
84 bytes from 12.0.0.12 icmp_seq=3 ttl=63 time=17.919 ms
84 bytes from 12.0.0.12 icmp_seq=4 ttl=63 time=16.956 ms

R1#
*Mar  1 00:19:04.779: NAT: s=192.168.100.10->12.0.0.1, d=12.0.0.12 [18124]
R1#
*Mar  1 00:19:06.783: NAT*: s=192.168.100.10->12.0.0.1, d=12.0.0.12 [18125]
*Mar  1 00:19:06.791: NAT*: s=12.0.0.12, d=12.0.0.1->192.168.100.10 [18125]
R1#
*Mar  1 00:19:07.807: NAT*: s=192.168.100.10->12.0.0.1, d=12.0.0.12 [18126]
*Mar  1 00:19:07.811: NAT*: s=12.0.0.12, d=12.0.0.1->192.168.100.10 [18126]
R1#
*Mar  1 00:19:08.823: NAT*: s=192.168.100.10->12.0.0.1, d=12.0.0.12 [18127]
*Mar  1 00:19:08.831: NAT*: s=12.0.0.12, d=12.0.0.1->192.168.100.10 [18127]
R1#
*Mar  1 00:19:09.843: NAT*: s=192.168.100.10->12.0.0.1, d=12.0.0.12 [18128]
*Mar  1 00:19:09.847: NAT*: s=12.0.0.12, d=12.0.0.1->192.168.100.10 [18128]
R1#

PC2> ping 12.0.0.12 -t
84 bytes from 12.0.0.12 icmp_seq=1 ttl=63 time=29.921 ms
84 bytes from 12.0.0.12 icmp_seq=2 ttl=63 time=16.981 ms
84 bytes from 12.0.0.12 icmp_seq=3 ttl=63 time=15.958 ms
84 bytes from 12.0.0.12 icmp_seq=4 ttl=63 time=23.936 ms

R1#
*Mar  1 00:20:28.715: NAT*: s=192.168.100.20->12.0.0.1, d=12.0.0.12 [18208]
*Mar  1 00:20:28.719: NAT*: s=12.0.0.12, d=12.0.0.1->192.168.100.20 [18208]
R1#
*Mar  1 00:20:29.731: NAT*: s=192.168.100.20->12.0.0.1, d=12.0.0.12 [18209]
*Mar  1 00:20:29.739: NAT*: s=12.0.0.12, d=12.0.0.1->192.168.100.20 [18209]
R1#
*Mar  1 00:20:30.751: NAT*: s=192.168.100.20->12.0.0.1, d=12.0.0.12 [18210]
*Mar  1 00:20:30.759: NAT*: s=12.0.0.12, d=12.0.0.1->192.168.100.20 [18210]
R1#
*Mar  1 00:20:31.775: NAT*: s=192.168.100.20->12.0.0.1, d=12.0.0.12 [18211]
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NAT網絡地址轉換理論+實驗