一、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。

1、私有网络地址和公有网络地址

公有网络地址是指在互联网上全球唯一的IP地址。2019年11月26日， 是人类互联网时代值得纪念的一天，全球近43亿个IPv4地址已正式耗尽。
私有网络地址是指内部网络或主机的IP地址，IANA(互联网数字分配机构)规定将下列的IP地址保留用作私网地址，不在Internet上被分配，可在一个单位或公司内部使用。RFC1918中规定私有地址如下:
A类私有地址: 10.0.0.0~10.255.255.255
B类私有地址: 172.16.0.0~ 172.31.255.255
c类私有地址: 192.168.0.0~192.168.255.255

2、NAT的工作原理

●NAT用来将内网地址和端口号转换成合法的公网地址和端口号，建立一个会话，与公网主机进行通信
●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，从而实现数据的转发。

3、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。
（1）宽带分享:这是NAT主机的最大功能。
（2）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。

4、NAT优缺点

优点:节省公有合法IP地址、处理地址重叠、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)

二、NAT分类及配置命令

1、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NAT将报文的源IP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NAT将报文的目的地址替换为相应的私网地址。

全局模式下设置静态NAT

[R1]nat static global 8.8.8.8 inside 192.168.10.10
[R1]int g0/0/1   ###外网口
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat static enable   
###在网口上启动nat static enable功能

直接在接口上声明nat static

[R1]int g0/0/1   ###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

2、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-group 1 212.0.0.100 212.0.0.200   ###新建一个名为1的nat地址池

3、定义访问控制列表

[R1]acl 2000   ###创建ACL，允许源地址为192.168.20.0/24网段和11.0.0.0/24的数据通过
[R1-acl-basic-2000]rule permit source 192.168.20.0 0.0.0.255
[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]int g0/0/1   ###外网口
[R1 -GigabitEthernet0/0/1]nat outbound 2000 address-group 1 no-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NAT Outbound的信息

三、PAT端口多路复用

1、PAT端口多路复用概述

PAT又称为NAPT ( Network Address Port Translation)，它实现一个公网地址和多个私网地址之间的映射，因此可以节约公网地址。PAT的基本原理是将不同私网地址的报文的源IP地址转换为同一公网地址，但他们被转换为该地址的不同端口号，因而仍然能够共享同一地址。

PAT的作用

1.改变数据包的ip地址和端口号;
2.能够大量节约公网IP地址。

2、PAT的类型及配置命令

1.动态PAT，包括NAPT和Easy IP;
2.静态PAT，包括NAT Server。

NAPT

多个私网IP地址对应固定外网IP地址(比如200.1.1.10)，配置方法与动态NAT类似。
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-group 1 200.1.1.10 200.1.1.10   ###使用一个固定IP

3、定义访问控制列表

[R1]acl 2000   ###允许源地址为192.168.30.0/24网段的数据通过
[R1-acl-adv- 2000]rule permit source 192.168.30.0 0.0.0.255

4、在外网口上设置IP地址转换

[R1-acl-basic-2000] int g0/0/1   ###外网口
[R1-Gigabi tEthernet0/0/1]nat outbound 2000 address-group 1

EasyIP

多个私网IP地址对应外网口公网IP地址(比如12.0.0.1)。
1、配置外部网口和内部网口的IP地址
2、定义合法IP地址池由于直接实验外网口IP地址所以不用再定义IP地址池
3、定义访问控制列表

[R1]acl 3000   ###允许源地址为192.168.30.0/24网段的数据通过
[R1-acl-adv-3000] rule permit ip source 192.168.30.0 0.0.0.255

4、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acl 3000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

NATServer

端口映射，将私网地址端口映射到公网地址，实现内网服务器供外网用户访问。

[R1] int g0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat server protocol tcp global 9.9.9.9 www inside 192.168.10.100 www
###在连接公网的接口，上将私网服务器地址和公网地址做一对NAT映射绑定 
[R1-GigabitEthernet0/0/1]nat server protocol tcp global current- interface 8080 inside 10.1.1.1 www
###在连接公网的接口上将私网服务器地址和外网接口做一对NAT映射绑定
[R1 -GigabitEthernet0/0/1]nat server protocol tcp global current-interface 2121 inside 10.1.1.2 ftp
##端口为21可以直接使用关键字“ftp"代替

NATServer抓包

外网接口抓包
内网接口抓包

外网到内网时，目的IP从公网IP转换为私网IP；
内网返回外网IP时，源IP从私网IP转换为公网IP。

最后

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