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NAT 机制的工作流程

NAT 机制的工作流程

1.NAT概念 

NAT(Network Address Translation),是指网络地址转换,1994年提出的。NAT是用于在本地网络中使用私有地址,在连接互联网时转而使用全局 IP 地址的技术。NAT实际上是为解决IPv4地址短缺而开发的技术。 

NAT旨在通过将一个外部 IP 地址和端口映射到更大的内部 IP 地址集来转换 IP 地址。 基本上,NAT 使用流量表将流量从一个外部(主机)IP 地址和端口号路由到与网络上的终结点关联的正确内部 IP 地址。 

2.NAT工作流程

NAT(Network Address Translation,网络地址转换)机制的工作流程可以详细描述为以下步骤:

1).内部设备发起请求:
        当内部网络(如家庭或企业局域网)中的设备(如计算机、手机等)想要访问外部网络(如互联网)上的某个资源时,它会向目标IP地址发送一个数据包。
2).数据包到达NAT设备:
        数据包首先到达NAT设备,这通常是一个路由器或防火墙。NAT设备负责处理内部和外部网络之间的地址转换。
3).检查源地址和端口:
        NAT设备会检查数据包的源IP地址和端口号。内部设备通常使用私有IP地址(如192.168.x.x、10.x.x.x等),这些地址在外部网络上是无效的。
4).地址和端口转换:
        NAT设备将数据包中的源IP地址和端口号替换为NAT设备自己的公共IP地址和一个新的端口号。这个过程称为“源NAT”或“SNAT”。
        转换后的数据包现在看起来像是从NAT设备的公共IP地址发出的,而不是从内部设备发出的。
5).转发转换后的数据包:
        NAT设备将转换后的数据包转发到外部网络,使其能够到达目标地址。
6).接收响应:
        当外部网络上的服务器或设备响应请求时,它会将数据包发送到NAT设备的公共IP地址和之前分配的端口号。
7).反向NAT(DNAT):
        NAT设备接收响应数据包后,会执行反向NAT(也称为目标NAT或DNAT)。它检查目标IP地址和端口号,并将其转换回内部设备的私有IP地址和原始端口号。
8).数据包传递给内部设备:
        转换后的响应数据包现在被路由到内部网络中的正确设备。
9).会话跟踪:
        NAT设备需要维护一个会话表,以跟踪每个活动的内部和外部地址对以及端口映射。这允许NAT设备正确地将响应数据包路由回内部设备。

NAT机制允许多个内部设备共享一个或少数几个公共IP地址,从而有效解决了IPv4地址空间不足的问题。通过NAT,内部网络可以保持私有和隐蔽,而外部网络则只能看到NAT设备的公共IP地址。

3.NAT技术的优缺点

由于NAT依赖这个转换表,所以有诸多限制:
• ⽆法从NAT外部向内部服务器建⽴连接;
• 装换表的⽣成和销毁都需要额外开销;
• 通信过程中⼀旦NAT设备异常,即使存在热备,所有的TCP连接也都会断开;
但是NAT有⼀个最⼤的优点:不需要更新硬件设备,只更新软件,就可以解决IP地址不够⽤的问题!
 

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