NAT常见问题及处理

1、1 NAT常见问题及处理常见问题及处理 固网技术支持北京分部固网技术支持北京分部 2002.9 2NAT基本概念 为什么作NAT NAT基本原理 转换转换的优缺点 NAT的分类 NAT性能指标NAT应用实例为什么无法登录邮箱分片IP报文的处理NAT的负荷分担配置不当造成的路由环路DNS在外部的访问DNS在内部的访问内容介绍3缓解IP地址匮乏的问题RFC1918规定的3个私网地址网段： - 55 (10/8 prefix) - 55 (172.16/12 prefix) - 192.168.

2、255.255 (192.168/16 prefix)为什么作NAT4NAT基本原理基本原理Internet企业网/8NAT路由器NAT机制：机制：就是内部网主机报文的IP地址和端口，与路由器上配置的外部网络地址和端口的相互转换过程。5优点：优点： 1、内部网络的主机可以通过该功能访问网外资源。 2、为内部主机提供了“隐私”保护。 缺点：缺点： 1、由于需要对数据报文进行IP地址的转换，涉及IP地址的数据报的报头不能被加密。在应用协议中，不能使用加密的FTP连接。否则FTP的port命令不能被正确转换。 2、网络调试变得更加困难。比如，某一台内部网络的主机试图攻击其它网络，则很

3、难指出究竟是哪一台机器是恶意的，因为主机的IP地址被屏蔽了。 地址转换的优缺点6NAT的分类esay ip 直接使用NAT的接口的IP地址作为转换后的公网的地址，这是多对一的NAT模式。NAT pool 在接口上配置一个地址池，地址池内包含有多个公网的IP地址，内网用户可以选取多个公网IP中的一个进行转换，这是多对多的NAT模式。内部服务器内部服务器通过配置，建立内部服务器的内部地址、端口和外部地址、端口的对应关系，提供了外部网络访问内部服务器的功能。 7配置步骤：1、配置访问列表2、配置直接使用接口的IP作地址转换例：允许/24网段的主机进行地址转换，选用接口Seria

4、l1/0/0 的地址作为转换后的地址。假设Serial1/0/0是NAT的出口。 Quidway(config)# access-list 1 permit 55Quidway(config)# access-list 1 deny any Quidway(config-if-Serial1/0/0)# nat inside list 1 easy ip 8配置步骤：1、配置访问列表2、配置地址池 3、配置访问控制列表和地址池的关联 例：允许/24网段的主机进行地址转换，选用0 到2之间

5、的地址作为转换后的地址。假设Serial1/0/0是NAT的出口。 Quidway(config)# access-list 1 permit 55Quidway(config)# access-list 1 deny any Quidway(config)# nat pool pool1 0 2 Quidway(config-if-Serial1/0/0)# nat inside list 1 pool pool1 NAT POOL9配置步骤：定义一个内部服务器的外部地址和内部地址的映射表， 例：指定局域网

6、内部的www服务器的IP地址是0，希望外部通过http:/ 0:8080可以访问WEB，Quidway(config-if-Serial1/0/0)# nat server protocol tcp global 0 8080 inside 0 www 配置内部服务器101、吞吐量吞吐量是指系统在不丢包的条件下的包处理能力，属3层性能指标。NAT的引入需要CPU额外的处理，使路由器的吞吐量大幅降低。当用户连接数加大时NAT 地址转换表项增多，吞吐量还会持续下降。2、丢包率丢包率是指在恒定的负载下，由于资

7、源缺乏而不能转发的报文的比例，属3层性能指标。NAT的引入增加了处理的复杂度，使得同等条件下比配置NAT之前丢包几率增加。 用户连接数越大复杂度越高，丢包也越多。3、最大连接数在NAT应用中被测设备所能允许建立的最大TCP或UDP连接数，每个连接相应占用一块内存，通过内存占用情况可以得到已建立连接数。不同的网络产品能支持的网络连接数是不同的。R002版本的NAT能支持5万连接，而R005版本支持NAT的连接数是10万（甚至是25万），对于每个私网地址的可同时建立的最大连接个数，我们现在给定为(26)*4 + 255 = 511个，NAT的性能指标11NAT基本概念 为什么作NAT NAT基本原

8、理 转换转换的优缺点 NAT的分类 NAT性能指标NAT应用实例为什么无法登录邮箱分片IP报文的处理NAT的负荷分担配置不当造成的路由环路DNS在外部的访问DNS在内部的访问内容介绍12InternetInternetMAIL SERVERMAIL SERVERNATHOSTHOST实例1：为什么无法登录邮箱？13现象现象：内网的用户反映可以访问A网站的WWW页面，但无法成功登录访问A网站的WEB EMAIL服务。分析分析：通过跟踪NAT转换后的报文发现，在第1次登录A网站WWW首页时，新建了1个TCP连接，在随后的登录WEB EMAIL服务页面时，又建立了一个TCP连接，所不同的是，这次对源

9、IP（私网地址）转换采用的公网IP不同于第1次，随后出现无法登录WEB EMAIL服务页面的情况。处理处理：不采用NAT IP POOL的方式，而是只配置1个公网IP做地址转换，同样测试WEB EMAIL服务，这次登录成功。结论结论：可以断定，A网站的WEB EMAIL服务对访问的用户进行了源IP地址的鉴别，如果登录WWW页面和登录WEB EMAIL页面IP报文的源IP地址不同（可以对HTTP报文中的cookie来判断2次连接均属同一个用户所为），则拒绝登录。问题解决问题解决：为解决这个问题，NAT软件做了修改，保证从同一个采用私网地址的主机IP报文经过NAT转换后，使用相同的公网IP地址进行

10、转换，以避免上述的问题。实例1：为什么无法登录邮箱？14NATP CP CP CP C实例2：分片IP报文的处理15现象现象：从内网的PC终端通过NAT转换后，ping 外网的PC，小于1500的包能通，大于1500的包不能通。分析分析：1500是IP包分片的界限，可以推断是NAT在IP包的分片过程中出现问题。通过分析多个分片后的ICMP包 的结构，了解到第一个分片包包含ICMP头的Identifier字段，而其后的分片不包括ID字段，这就是问题的原因。结论结论：在ICMP报文分片后，只有在第1片ICMP报文中包含ICMP头的Identifier字段。当第1片报文到达NAT路由器后，根据正常的

11、转换流程，根据源IP地址和Identifier信息生成转换表项并转发出去，在第2个及后续分片到达后，由于只包含IP地址却无Identifier信息，因此无法正确进行NAT转换。问题解决问题解决：在第1个分片到达并转换后，NAT程序记录保存转换第1个分片使用的IP及Idnentifier信息，并在后续分片到达后应用同样的转换表项进行转换。实例2：分片IP报文的处理16实例3：NAT的负荷分担I In ns si id de eO Ou ut ts si id de eN NA AT TE1*2R RT TA AR RT TB BI In nt te er rn ne et ts0s117需求需求

12、1 1：NE16上行采用两个E1链路，并想实现easy ip 方式的NAT 转换。解决方法解决方法：在RTA上配置2条等值的静态路由，目的网络是Outside的网段，下一跳的出接口分别是s0和s1。s0和s1采用EASY IP的方式（将接口的公网地址作为NAT转换的唯一地址），这样可以不用任何其他配置就可以实现NAT功能。这是因为RTB上指向Inside网络路由的目的网络地址即是RTA的接口地址，而RTA的接口地址是RTB的直连路由，自然的，从s0口发往RTB的IP包返回时，RTB也会选择从s0口返回。实例3：NAT的负荷分担18进一步考虑进一步考虑需求需求2 2：NE16上行采用两个E1链路

13、，并想实现NAT POOL 方式的NAT 转换。解决方法解决方法：RTA的两个接口都采用NAT POOL的方式，在两个接口上分别设置NAT POOL1和NAT POOL2，这里必须保证POOL1和POOL2不能重叠。在RTA上配置2条等值的静态路由，目的网络是Outside的网段，下一跳的出接口分别是s0和s1。在RTB也要配置2条静态路由，目的网络是POOL1和POOL2，下一跳分别指向S0和S1。问题问题：为什么 POOL1和POOL2不能重叠呢？实例3：NAT的负荷分担19实例3：NAT的负荷分担再进一步想想呢再进一步想想呢I In ns si id de eO Ou ut ts si

14、id de eN NA AT TE1*2R RT TA AR RT TB BI In nt te er rn ne et ts0s1R RT TC C20需求需求3 3：NE16上行采用两个E1链路，分别接到不同的路由器上，并想实现NAT POOL 方式的NAT 转换。解决方法解决方法：RTA的两个接口都采用NAT POOL的方式，在两个接口上分别设置NAT POOL1和NAT POOL2，这里仍然保证POOL1和POOL2不能重叠。在RTA上配置2条等值的静态路由，目的网络是Outside的网段，下一跳的出接口分别是s0和s1。在RTB配置一条静态路由，目的网络是POOL1，下一跳指向S01

15、。在RTC配置一条静态路由，目的网络是POOL2，下一跳指向S02。实例3：NAT的负荷分担21实例3：NAT的负荷分担为什么我们不这样想呢为什么我们不这样想呢假设S0链路中断了，这样S0所对应的POOL1还能生效吗？22分析分析4 4：前面所罗列的三种情况，其实没有真正的实现NAT POOL的负荷分担。因为如果S0链路中断了，这样S0所对应的POOL1就不能生效了。真正的负荷分担应该是在S0和S1上都对POOL（POOL1+POOL2）作NAT，这样，当一条链路中断，POOL内的任何地址都不会丢失了。 那么，前面考虑的三种是多余的吗？实例3：NAT的负荷分担23再分析再分析4 4：当然不是了

16、。因为在R005B02D010版本以前就没能实现真正的负荷分担，因为这些版本中，NAT的转换表项基于接口，因此从那个接口发出的IP包，返回时也必须从相同的接口返回。而R005B02D010及以后的版本，做得还是不够好，它的NAT转换表项是基于接口板的，也就是说，如果s0和s1在同一块接口板上，从s0口出的IP包从s1口返回也能查询到NAT转换表项进行相应的反向地址转换。我们现在也许只能想象一下理想的状态：如果NAT转换表是基于路由器的（基于全局的），那么，从任何NAT的接口出的IP包从其他非NAT接口返回都能查询到NAT转换表项进行相应的反向地址转换。实例3：NAT的负荷分担24大家对大家对N

17、ATNAT的负荷分担是不是有了一些的负荷分担是不是有了一些了解了呢？如果没有，很好的办法就是再从了解了呢？如果没有，很好的办法就是再从需求一看起需求一看起实例3：NAT的负荷分担25实例4：配置不当造成的路由环路R RT TA AR RT TB BN NA AT T12/3011/30NAT POOL120 TO 50NAT POOL200 TO 44NOTE: 地址池里不包括60E ET TH H在RTA上配置一

18、条缺省路由为：RTA(config)#ip route 12在RTB上配置一条到地址池的网段路由RTB(config)#ip route 1126现象现象：出现RTA下面所带的部分用户丢包和不能上网的现象。分析分析：当RTA上收到一个目的地址为60的报文时，在经过NAT转换表后发现没有匹配的项，因此查找路由表，选择缺省路由，将报文转发给RTB，而RTB查路由表发现到该地址是到RTA的，且下一跳是RTA的1

19、1接口，这样把报文又发回给RTA，形成报文的环路，路由环路引起了拥塞，导致正常的用户不能上网。结论：结论：对于目的地址为地址池的报文，如果在NAT转换表中没有匹配项，没有进行丢弃。造成配置不当引起的环路。解决方法：解决方法：可通过配置“黑洞”路由来避免形成环路。在RTA上，当转换表没有相应的转换表项时，应该丢弃。RTA(config)#ip route 12 blackhole其中下一跳地址必须可达，以保证这个黑洞路由生效。实例4：配置不当造成的路由环路27实例5：DNS在外部的访问N NA AT TW WW WW WF FT TP PH HO OS ST T A AI In ns si id de eO Ou ut ts si id de eD DN NS S28现象现象：内部网的pc不能通过域名访问内部的www服务器及ftp等服