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NAT路由器原理及其應用中需要注意的事項
摘要: NAT路由器原理及其應用中需要注意的事項。
關鍵詞: 2.5G|3G NAT 路由器 CIDR
Abstract:
Key words :

        IP地址耗盡促成了CIDR" title="CIDR">CIDR的開發,但CIDR開發的主要目的是為了有效的使用現有的internet地址。而同時根據RFC 1631(IP Network Address Translator)開發的NAT" title="NAT">NAT卻可以在多重的internet子網中使用相同的IP,用來減少注冊IP地址的使用。

  NAT路由技術使得一個私有網絡可以通過internet注冊IP連接到外部世界,位于inside網絡和outside網絡中的NAT路由器" title="路由器">路由器在發送數據包之前,負責把內部IP翻譯成外部合法地址。內部網絡的主機不可能同時于外部網絡通信,所以只有一部分內部地址需要翻譯。

  NAT的翻譯可以采取靜態翻譯(static translation)和動態翻譯(dynamic translation)兩種。靜態翻譯將內部地址和外部地址一對一對應。當NAT需要確認哪個地址需要翻譯,翻譯時采用哪個地址pool時,就使用了動態翻譯。采用portmultiplexing技術,或改變外出數據的源port技術可以將多個內部IP地址影射到同一個外部地址,這就是PAT(port address translator)。當影射一個外部IP到內部地址時,可以利用TCP的load distribution技術。使用這個特征時,內部主機基于round-robin機制,將外部進來的新連接定向到不同的主機上去。注意:load distributiong只有在影射外部地址到內部的時候才有效。

  NAT使用的幾種情況:

  a,連接到internet,但卻沒有足夠的合法地址分配給內部主機。

  b,更改到一個需要重新分配地址的ISP。

  c,有相同的IP地址的兩個internat合并。

  d,想支持負載均衡(主機)。

  采用NAT后,一個最主要的改變就是你失去了端對端IP的traceability,也就是說,從此你不能再經過NAT使用ping和traceroute,其次就是曾經的一些IP對IP的程序不再可以正常運行,潛在的不易被觀察到的缺點就是增加了網絡延時。NAT可以支持大部分IP協議,但有幾個協議需要注意,首先tftp,rlogin,rsh,rcp和ip multicast都被NAT支持,其次就是bootp,snmp和NAT路由器更新全部給拒絕了。NAT的幾個相關概念:

  Inside Local IP address: 指定于內部網絡的主機地址,全局唯一,但為私有地址。

  Inside Global IP address: 代表一個或更多內部IP到外部世界的合法IP。

  Outside Global IP address: 外部網絡主機的合法IP。

  Outside Local IP address: 外部網絡的主機地址,看起來是內部網絡的,私有地址。

  Simple Translation Entry: 影射IP到另一個地址的Entry。

  Extended Translation Entry:影射IP地址和端口到另一個pair的Entry。

  a,內部地址翻譯(Translation inside local addresses):

  這是比較通用的一種方法,將內部IP一對一的翻譯成外部地址。

  在內部主機連接到外部網絡時,當第一個數據包到達NAT路由器時,router檢查它的NAT表,因為是NAT是靜態配置的,故可以查詢出來(simply entry),然后router將數據包的內部局部IP(源地址)更換成內部全局地址,再轉發出去。外部主機接受到數據包用接受到的內部全局地址來響應,NAT接受到外部回來的數據包,再根據NAT表把地址翻譯成內部局部IP,轉發過去。

  b,內部全局地址復用(overloading inside glogal addresses)

  使用地址和端口pair將多個內部地址影射到比較少的外部地址。這也是所謂的PAT。和內部地址翻譯一樣,NAT router同樣也負責查表和翻譯內部IP地址,唯一的區別就是由于使用了overloading,router將復用同樣的內部全局IP地址,并存儲足夠的信息以區分它和其他地址,這樣查詢出來的是extended entry。NAT router和外部主機的通訊采用翻譯過的內部全局地址,故同一般的通信沒有差別,router到內部主機通訊時,同樣要查NAT表。

  c,TCP負載重分配(TCP load distributing)和以上兩種操作不同,這是NAT由外到內的翻譯,所以那種以為WEB server一定要放置到NAT外部的說法是錯誤的。

  工作原理:外部主機向虛擬主機(定義為內部全局地址)通訊,NAT router接受外部主機的請求并依據NAT表建立與內部主機的連接,把內部全局地址(目的地址)翻譯成內部局部地址,并轉發數據包到內部主機,內部主機接受包并作出響應。NAT router再使用內部局部地址和端口查詢數據表,根據查詢到的外部地址和端口做出響應。此時,如果同一主機再做第二個連接,NAT router將根據NAT表將建立與另一虛擬主機的連接,并轉發數據。

  d,處理重疊網絡。

  這種方法主要用于兩個intranet的互連,同樣給我們處理兩個重疊網絡提供了方法。它的實現要求DNS server的支持(用于區別兩個不同的主機)。

  1,主機A要求向主機C建立連接,先象DNS server做地址查詢。

  2,NAT router截獲DNS的響應,如果地址有重疊,將翻譯返回的地址。它將創建一個simply entry把重疊的外部全局地址(目的地址)翻譯成外部局部地址。

  3,NAT路由器轉發DNS響應到主機A,它已經把主機C的地址(外部全局地址)翻譯成外部局部地址。

  4,當NAT路由器接受到主機C的數據包時,它將建立內部局部、全局,外部全局、局部地址間的轉換,主機A將由內部局部地址(源地址)翻譯成內部全局地址,主機C將由外部全局地址(目的地址)翻譯成外部局部地址。

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