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计算机网络之NAT的原理

2019年11月25日全球IPv4地址正式耗尽,所有43亿个IPv4地址已分配完毕。从理论上讲,IPv4地址耗尽应该意味着不能将任何新的IPv4设备添加到Internet,但是实际上,许多因素会进行缓解。

1、首先是ISP(网络服务提供商)可以重用和回收未使用的IPv4地址

2、由于NAT(网络地址转换),因此可以在ISP路由器后面私下使用相同的IP地址

3、最后是向IPv6的过渡

一、基本概念

1、公有IP地址:也叫全局地址,是指合法的IP地址,它是由NIC(网络信息中心)或者ISP(网络服务提供商)分配的地址,对外代表一个或多个内部局部地址,是全球统一的可寻址的地址。

2、私有IP地址:也叫内部地址,属于非注册地址,专门为组织机构内部使用。因特网分配编号委员会(IANA)保留了3块IP地址做为私有IP地址:

10.0.0.0———10.255.255.255

172.16.0.0———172.16.255.255

192.168.0.0———192.168.255.255

3、NAT(Network Address Translation,网络地址转换)是1994年提出的。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。

二、NAT功能

NAT不仅能解决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攻击,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 主机的公共 IP,所以 Client 端的 PC 当然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

三、NAT工作原理

借助于NAT,私有(保留)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(甚至是1个)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。

如上图这个 client(终端) 的 gateway (网关)设定为 NAT 主机,所以当要连上 Internet 的时候,该封包就会被送到 NAT 主机,这个时候的封包 Header 之 source IP(源IP) 为 192.168.1.100 ;

而透过这个 NAT 主机,它会将 client 的对外联机封包的 source IP ( 192.168.1.100 ) 伪装成 ppp0 ( 假设为拨接情况 )这个接口所具有的公共 IP ,因为是公共 IP 了,所以这个封包就可以连上 Internet 了,同时 NAT 主机并且会记忆这个联机的封包是由哪一个 ( 192.168.1.100 ) client 端传送来的;

由 Internet 传送回来的封包,当然由 NAT主机来接收了,这个时候, NAT 主机会去查询原本记录的路由信息,并将目标 IP 由 ppp0 上面的公共 IP 改回原来的 192.168.1.100 ;

最后则由 NAT 主机将该封包传送给原先发送封包的 Client

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  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20200108A0CKT400?refer=cp_1026
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