网络地址转换(NAT)---静态实践篇

NAT概述

1.NAT出现背景

NAT（Network Address Translation，网络地址转换）,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），但现在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。

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2.NAT工作原理

借助于NAT，私有地址的"内部"网络通过路由器发送数据包时，私有地址被转换成合法的IP地址，一个局域网只需使用少量IP地址即可实现私有地址网络内所有计算机与Internet的通信需求。
NAT将自动修改IP报文的源IP地址和目的IP地址，Ip地址校验则在NAT处理过程中自动完成。有些应用程序将源IP地址嵌入到IP报文的数据部分中，所以还需要同时对报文的数据部分进行修改，以匹配IP头中已经修改过的源IP地址。否则，在报文数据部分嵌入IP地址的应用程序就不能正常工作。

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3.NAT的优缺点

(1)NAT的优点
节省共有合法IP地址
处理地址重叠
增强灵活性
安全性

(2)NAT缺点
延迟增大
配置和维护的复杂性
不支持某些应用,可以通过静态NAT映射来避免

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4.NAT的实现方式

1.静态转换
是指将内部网络的私有IP地址转换为公有IP地址，IP地址对是一对一的，是一成不变的，某个私有IP地址只转换为某个公有IP地址。借助于静态转换，可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备（如服务器）的访问。
2.动态转换
是指将内部网络的私有IP地址转换为公用IP地址时，IP地址是不确定的，是随机的，所有被授权访问上Internet的私有IP地址可随机转换为任何指定的合法IP地址。也就是说，只要指定哪些内部地址可以进行转换，以及用哪些合法地址作为外部地址时，就可以进行动态转换。动态转换可以使用多个合法外部地址集。当ISP提供的合法IP地址略少于网络内部的计算机数量时。可以采用动态转换的方式。
3.端口多路复用（PAT)
是指改变外出数据包的源端口并进行端口转换，即端口地址转换采用端口多路复用方式。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的叨扰。

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5.NAT包含4类地址

内部	外部
内部局部地址	内部全局地址
外部局部地址	外部全局地址

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6. NAT的转换条目

简单转换条目 ip 扩展转换条目 ip和port(端口) 

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静态NAT案列演示

拓扑结构图

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第一步:配置SW交换机

SW#conf t SW(config)#no ip routing //关闭路由功能 SW(config)#int f1/0 //进入端口f1/0 SW(config-if)#speed 100 //配置速率 SW(config-if)#dup full //配置全双工模式 SW(config-if)#ex

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第二步:配置R2路由器

R2#conf t R2(config)#int f0/0 R2(config-if)#ip add 12.0.0.2 255.255.255.0 R2(config-if)#no shut R2(config-if)#int f0/1 R2(config-if)#ip add 13.0.0.1 255.255.255.0 R2(config-if)#no shut R2(config-if)#ex R2(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 12.0.0.1 //配置默认路由

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第三步:配置R1路由器

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)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 12.0.0.2

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第四步:配置客户机ip地址,并测试全网互通性

1.配置客户机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 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

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2.测试互通性

PC1> ping 13.0.0.13 13.0.0.13 icmp_seq=1 timeout 13.0.0.13 icmp_seq=2 timeout 84 bytes from 13.0.0.13 icmp_seq=3 ttl=62 time=45.879 ms 84 bytes from 13.0.0.13 icmp_seq=4 ttl=62 time=37.925 ms 84 bytes from 13.0.0.13 icmp_seq=5 ttl=62 time=38.894 ms PC1> ping 192.168.100.20 84 bytes from 192.168.100.20 icmp_seq=1 ttl=64 time=0.000 ms 84 bytes from 192.168.100.20 icmp_seq=2 ttl=64 time=0.000 ms 84 bytes from 192.168.100.20 icmp_seq=3 ttl=64 time=0.000 ms 84 bytes from 192.168.100.20 icmp_seq=4 ttl=64 time=0.000 ms 84 bytes from 192.168.100.20 icmp_seq=5 ttl=64 time=0.069 ms

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第五步:在R1路由器上配置NAT,并开启debug功能

R1(config)#ip nat inside source static 192.168.100.10 12.0.0.10 R1(config)#ip nat inside source static 192.168.100.20 12.0.0.20 R1(config)#int f0/0 R1(config-if)#ip nat inside //将NAT应用于内部 R1(config)#int f0/1 R1(config-if)#ip nat out //将NAT应用于内部 R1#debug ip nat //测试NAT地址 IP NAT debugging is on

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第六步:测试NAT地址转换,并使用debug功能

PC1> ping 13.0.0.13 13.0.0.13 icmp_seq=1 timeout 13.0.0.13 icmp_seq=2 timeout 84 bytes from 13.0.0.13 icmp_seq=3 ttl=62 time=41.886 ms 84 bytes from 13.0.0.13 icmp_seq=4 ttl=62 time=38.922 ms R1# *Mar 1 00:30:38.259: NAT*: s=192.168.100.10->12.0.0.10, d=13.0.0.13 [1514] R1# *Mar 1 00:30:40.259: NAT*: s=192.168.100.10->12.0.0.10, d=13.0.0.13 [1515] R1# *Mar 1 00:30:42.263: NAT*: s=192.168.100.10->12.0.0.10, d=13.0.0.13 [1516] *Mar 1 00:30:42.291: NAT*: s=13.0.0.13, d=12.0.0.10->192.168.100.10 [1516] R1# *Mar 1 00:30:43.307: NAT*: s=192.168.100.10->12.0.0.10, d=13.0.0.13 [1517] *Mar 1 00:30:43.335: NAT*: s=13.0.0.13, d=12.0.0.10->192.168.100.10 [1517] R1# *Mar 1 00:30:44.347: NAT*: s=192.168.100.10->12.0.0.10, d=13.0.0.13 [1518] *Mar 1 00:30:44.379: NAT*: s=13.0.0.13, d=12.0.0.10->192.168.100.10 [1518] //出方向将源地址s=192.168.100.10转换成12.0.0.10,回方向将 目标地址d=12.0.0.10转换成192.168.100.10

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静态NAT端口映射案列演示

拓扑结构图

环境需求:
一台Linux虚拟机(CentOS 7),作为局域网内提供服务服务器
一台Windows 虚拟机(win 7),作为公网的客户端

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第一步:打开Linux虚拟机,在网络连接时安装并架设服务

[root@192 ~]# yum install httpd -y //安装服务

[root@192 ~]# vim /var/www/html/index.html //编辑测设网页

<hl>this is inside web</hl>

[root@192 ~]# systemctl start httpd //开启服务
[root@192 ~]# systemctl stop firewalld.service //关闭防火墙
[root@192 ~]# setenforce 0 //关闭增强型安全功能

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第二步:测试网站是否架设成功

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第三步:将Linux虚拟机的网卡绑定为VMnet1(仅主机模式),并设定静态ip地址

1.绑定网卡

2.设定静态ip

root@192 ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 TYPE=Ethernet PROXY_METHOD=none BROWSER_ONLY=no BOOTPROTO=static 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=88cf4975-29b8-4041-9cb0-456a56d1fddb DEVICE=ens33 ONBOOT=yes IPADDR=192.168.100.100 NETMASK=255.255.255.0 GATWAY=192.168.100.1 [root@192 ~]# service network start Starting network (via systemctl): [ 确定 ]

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第四步:配置R1路由器

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)#ex R1(config)#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

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第五步:将win 7虚拟机的网卡绑定为VMnet2(仅主机模式),并设定静态ip地址

1.绑定网卡

2.设定静态ip

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第六步:在R1路由器上配置NAT映射,并开启debug功能

1.先查看Linux的服务端口号

[root@192 ~]# netstat -ntap | grep 80 tcp6 0 0 :::80 :::* LISTEN 2659/httpd 

2.设定路由器上的NAT映射关系

R1(config)#ip nat inside source static tcp 192.168.100.100 80 12.0.0.100 8080 extendable R1(config)#int f0/0 R1(config-if)#ip nat in R1(config-if)#int f0/1 R1(config-if)#ip nat out R1(config-if)#end R1#debug ip nat IP NAT debugging is on

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第七步:使用win 7虚拟机模拟公网主机来访问私网Linux服务器搭建的服务

R1# *Mar 1 00:09:18.395: NAT*: TCP s=49163, d=8080->80 *Mar 1 00:09:18.395: NAT*: s=12.0.0.12, d=12.0.0.100->192.168.100.100 [119] //抓取到端口与地址转换的过程