NAT详解

1.为什么出现了NAT?

IP地址只有32位，最多只有42.9亿个地址，还要去掉保留地址、组播地址，能用的地址只有36亿左右，但是当下有数以万亿的主机，没有这么多IP地址怎么办，后面有了IPv6，但是当下IPv4还是主流，利用IPv4怎么满足这么多主机的IP地址呢？答案就是NAT，NAT技术使公司、机构以及个人产生以及局域网，然后在各个局域网的边界WAN端口使用一个或多个公网的IPv4进行一对多转换

NAT使用基于session的转换规则

TCP/UDP ：私有Host的Ipv4 + port <======> NAT公网的Ipv4 + port
ICMP ：私有Host的Ipv4 + sessionID <======> NAT公网的Ipv4 + sessionID

2.NAT定义

NAT是 Network Address Translation 网络地址转换的缩写。
NAT是将私有IP地址通过边界路由转换成外网IP地址，在边界路由的NAT地址转换表记录下这个转换映射记录，当外部数据返回时，路由使用NAT技术查询NAT转换表，再将目标地址替换成内网用户IP地址。

RFC1918规定了三块专有的地址，作为私有的内部组网使用：

• A类：10.0.0.0—10.255.255.255 10.0.0.0/8
• B类：172.16.0.0—172.31.255.255 172.16.0.0/12
• C类：192.168.0.0—192.168.255.255 192.168.0.0/16

这三块私有地址本身是可路由的，只是公网上的路由器不会转发这三块私有地址的流量；当一个公司内部配置了这些私有地址后，内部的计算机在和外网通信时，公司的边界路由会通过NAT或者PAT技术，将内部的私有地址转换成外网IP，外部看到的源地址是公司边界路由转换过的公网IP地址，这在某种意义上也增加了内部网络的安全性。

3.三种NAT技术

假设一种场景，公司对外的有两个公网IP地址是 191.4.4.1/191.4.4.2，有两台主机A和B，局域网地址分别是192.168.1.2和192.168.1.3

3.1 静态NAT

静态NAT就是一对一映射，内部有多少私有地址需要和外部通信，就要配置多少外网IP地址与其对应，并不节省外网IP，所以一般不用

NAT静态映射表

3.2 动态NAT

动态NAT是在路由器上配置一个外网IP地址池，当内部有计算机需要和外部通信时，就从地址池里动态的取出一个外网IP，并将他们的对应关系绑定到NAT表中，通信结束后，这个外网IP才被释放，可供其他内部IP地址转换使用，这个DHCP租约IP有相似之处。

NAT动态映射表

3.3 PAT(port address Translation，端口地址转换，也叫端口地址复用)

这是最常用的NAT技术，也是IPv4能够维持到今天的最重要的原因之一，它提供了一种多对一的方式，对多个内网IP地址，边界路由可以给他们分配一个外网IP，利用这个外网IP的不同端口和外部进行通信。

PAT映射表