22网络地址转换NAT

概念：

（1）网络地址转换 NAT (Network Address Translation)  方法于1994年提出。

（2）需要在专用网连接到互联网的路由器上安装 NAT 软件。装有 NAT 软件的路由器叫作 NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球IP地址。

（3）所有使用本地地址的主机在和外界通信时，都要在 NAT 路由器上将其本地地址转换成全球 IP 地址，才能和互联网连接。 

 

问题：在专用网上使用专用地址的主机如何与互联网上的主机通信（并不需要加密）？

解决：

(1) 再申请一些全球 IP 地址。但这在很多情况下是不容易做到的。

(2)采用网络地址转换 NAT。这是目前使用得最多的方法。（把私有地址转换成公有地址）

 

重点：

网络地址转换的过程

（1）内部主机 A 用本地地址 IPA 和互联网上主机 B 通信所发送的数据报必须经过 NAT 路由器。

（2）NAT 路由器将数据报的源地址 IPA 转换成全球地址 IPG，并把转换结果记录到NAT地址转换表中，目的地址 IPB 保持不变，然后发送到互联网。

（3）NAT 路由器收到主机 B 发回的数据报时，知道数据报中的源地址是 IPB 而目的地址是 IPG。

（4）根据 NAT 转换表，NAT 路由器将目的地址 IPG 转换为 IPA，转发给最终的内部主机 A。

 

结论：

可以看出，在内部主机与外部主机通信时，在NAT路由器上发生了两次地址转换：

离开专用网时：替换源地址，将内部地址替换为全球地址；

进入专用网时：替换目的地址，将全球地址替换为内部地址

NAT地址转换表举例

注意：

（1）当 NAT 路由器具有 n 个全球 IP 地址时，专用网内最多可以同时有 n 台主机接入到互联网。这样就可以使专用网内较多数量的主机，轮流使用 NAT 路由器有限数量的全球 IP 地址。

（2）通过 NAT 路由器的通信必须由专用网内的主机发起。专用网内部的主机不能充当服务器用，因为互联网上的客户无法请求专用网内的服务器提供服务。

 

网络的连接不仅仅只有网络地址，公有地址也是有限的，每个人都转换就会不够用。还要有主机的端口号，就可以一个公有地址供多人使用。

网络地址与端口号转换 NAPT：

（1）为了更加有效地利用 NAT 路由器上的全球IP地址，现在常用的 NAT 转换表把运输层的端口号也利用上。这样，就可以使多个拥有本地地址的主机，共用一个 NAT 路由器上的全球 IP 地址，因而可以同时和互联网上的不同主机进行通信。

（2）使用端口号的 NAT 叫作网络地址与端口号转换NAPT (Network Address and Port Translation)，而不使用端口号的 NAT 就叫作传统的 NAT (traditional NAT)。

 

NAPT 地址转换表举例

注意：

NAPT把专用网内不同的源 IP 地址，都转换为同样的全球 IP 地址。但对源主机所采用的 TCP 端口号（不管相同或不同），则转换为不同的新的端口号。因此，当 NAPT 路由器收到从互联网发来的应答时，就可以从 IP 数据报的数据部分找出运输层的端口号，然后根据不同的目的端口号，从 NAPT 转换表中找到正确的目的主机。