《TCP/IP详解卷1：协议》学习笔记---NAT
NAT
NAT，Network Address Translation网络地址转换，通常还包括NAPT（把端口也转换了）
解决问题：IP地址枯竭
功能：
- 转换：IP地址和端口号的转换
- 包过滤：取决于NAT行为和是否存在NAT映射，是否把数据包传入NAT映射对应的内网主机
实现：
- 当内网主机需要发送数据包，NAT就会创建一个NAT映射。服务器回复内网主机会使用到NAT映射
- NAT编辑器：需要修改数据包中IP地址，UDP/TCP的端口号字段，重新计算校验和，有些应用协议使用到的IP也要进行修改，有这样能力的NAT称为NAT编辑器
- TCP：
- NAT检测到传出的SYN包，建立NAT映射，激活连接计时器
- ACK到达，清除连接计时器，激活会话计时器（分钟换成小时）
- ACK在超时前没到达，删除NAT映射
- NAT检测到交换两个FIN包后或RST包，删除NAT映射
- 非正常关闭连接，NAT在计时器到期后进行探测，向内网主机发送数据包
- 收到ACK则重置会话计时器
- 超时没收到ACK或收到RST包，删除NAT映射
- NAT检测到传出的SYN包，建立NAT映射，激活连接计时器
- UDP：
- NAT检测到内部发送的数据包，建立NAT映射，激活映射计时器
- 对外更新：数据包从内部传到外部，更新映射计时器
- 对内更新（可选）：数据包从外部传到内部，更新映射计时器
问题：NAT无法正确处理IP分片，因为只有第一个分片（里面有运输层首部）有端口号信息
NAT行为
圆锥型
-
独立于端点的（完全圆锥型）：
- 转换行为：对于所有Y:y（外部主机），X':x'唯一
- 过滤行为：只要存在X':x'，就允许所有X:x的数据包传入
-
依赖于地址的（地址受限圆锥型）：
- 转换行为：对于不同的Y，不同的X':x'
- 过滤行为：只要X之前发送过数据包到Y，就允许Y的数据包传入X:x，对y没有限制
-
依赖于地址和端口的（端口受限圆锥型）：
- 转换行为：对于不同的Y:y，不同的X':x'
- 过滤行为：只要X之前发送过数据包到Y:y，就允许Y:y的数据包传入X:x
对称型：
- 对称NAT：
- 转换行为：对于相同的X:x和不同的Y:y，不同的X':x'
- 过滤行为：只要X:x之前发送过数据包到Y:y，就允许Y:y的数据包传入X:x
位于NAT后的服务器
使用端口转发，像静态NAT映射
发夹和NAT环回：当客户端和服务器都位于同一个NAT后，借用到NAT时会使用全球IP地址。因为某些应用需要全球IP地址来识别对方
NAT穿越
- 针孔：NAT映射
- 打孔：利用针孔使位于NAT之后的两个主机直接通信的方法
- NAT行为是独立于端点为前提，①主机A访问服务器S1，主机B访问服务器S1，类似于登录的概念，分别在自己的NAT打孔；②S1知道了主机A和主机B的外部路由地址，那么主机A和主机B也可以知道对方的外部路由地址，即可进行通信
- NAT行为是其他两种依赖为前提，①主机A、B访问服务器S1；②服务器S1让主机B访问主机A，主机A会过滤，但主机B完成了打孔；③服务器S1让主机A访问主机B，因为主机B已经打孔，所以可以进行通信
STUN
Session Traversal Utilities for NAT，NAT会话穿越应用程序，是一个客户机/服务器协议
- 功能：STUN服务器让客户机找到自己公网地址和NAT行为，提供目的主机的NAT映射外部地址，相当于上面说到的服务器S1
TRUN
Traversal Using Relays around NAT，利用NAT中继的穿越
- 功能：TURN服务器进行为客户机进行转发
- 解决问题：位于对称型NAT后的主机无法通信
