CN-NAT

[[计算机网络]]

网络地址转换（NAT）

网络地址转换

本地网络内通信的IP数据包的源和目的IP地址均在子网10.0.0/24内

所有离开本地网络去往Internet的数据报的源IP地址需要替换成相同的NATIP地址：138.76.29.7以及不同的端口号。

网络地址转换NAT

动机

只能/需要从ISP中申请一个IP地址，IPv4地址耗尽。

本地网络设备IP地址的变更，无需通告外界网络。

无论怎么变对外界来说都是一样的。

变更ISP的时候，无需修改内部网络设备IP地址

内部网络设备对外界网络不可见，也就是不可直接寻址（安全）

实现

替换

利用（NAT IP地址，新端口号）替换每个外出IP数据报的（源IPD地址，源端口号）

记录

将每对（NAT IP地址，新端口号）和（源IP地址，源端口号）的替换信息存储到NAT转换表中

替换

根据NAT转换表，利用（源IP地址，源端口号）替换每个进入内网IP数据报的（目的IP地址，目的端口号），也就是（NAT IP地址，新端口号）

16-bit端口号字段：65536 可以同时支持60，000多个并行连接

NAT的主要争议：

• 路由器应该只处理第三层功能

• 违背端到端的通信原则

  • 应用开发者必须考虑到NAT的存在，e.g P2P应用

• 地址短缺问题应该由IPv6来解决

NAT穿透问题

穿透问题：

10.0.0.1的服务器

• 客户并不能直接利用地址10.0.0.1直接访问服务器

• 对外唯一课件的地址是NAT地址138.76.29.7

解决方案1： 静态配置NAT，将特定端口的连接请求转发给服务器

e.g.,(138.76.29.7,2500)总是转发给(10.0.0.1,25000)

解决方案2：利用UPnP互联网网关设备协议（IGD-Internet Gateway Device）

• 学习到NAT公共IP地址(138.76.29.7)

• 到NAT转发表中，增删端口映射

解决方案3：中继（e.g. Skype）

• NAT内部的客户和中继服务器建立连接

• 外部的客户也和中继服务器建立连接

• 中继服务器桥接两个连接的分组

1. connection to relay initiated byu NATed host
2. connection to relay initiated by client
3. relaying established