《NAT网络地址转换》课件

NAT网络地址转换NAT（NetworkAddressTranslation，网络地址转换）是一种将私有网络地址转换为公共网络地址的技术，用于连接到互联网。NAT使多个设备共享一个公共IP地址，提高安全性并节省IP地址资源。DH投稿人：DingJunHong什么是NAT?网络地址转换NAT是网络地址转换的缩写，它是一种网络技术。NAT允许一个网络使用较少的公有IP地址来访问互联网。NAT允许私有网络中的设备使用相同的公有IP地址连接到互联网。这使得私有网络可以与互联网上的其他网络通信。作用NAT通过将私有IP地址转换为公有IP地址来实现这种功能。这样，就可以通过一个公有IP地址访问多个私有网络设备。NAT可以节省公有IP地址，并保护私有网络中的设备免受外部攻击。NAT的工作原理1数据包到达路由器内网主机发送数据包2NAT转换路由器将源IP地址替换为自己的公网IP地址3数据包转发路由器将数据包转发到目标主机4返回数据包目标主机发送数据包给内网主机5NAT反向转换路由器根据端口号找到对应的内网主机，将数据包转发到内网主机NAT工作原理依赖于路由器，它将内网主机的私有IP地址转换为路由器的公网IP地址，然后将数据包转发到目标主机。当目标主机返回数据包时，路由器会根据端口号找到对应的内网主机，将数据包转发到内网主机。NAT的主要功能地址转换将内网私有地址转换为公网地址，允许内网主机访问互联网。网络安全隐藏内网主机IP地址，保护内网主机免受攻击，提高网络安全性。地址共享通过共享一个公网IP地址，多个内网主机可以同时访问互联网。网络控制NAT可以限制内网主机的访问权限，防止内网主机访问不受信任的网站。NAT的分类1静态NAT静态NAT将内网IP地址映射到一个固定的公网IP地址。2动态NAT动态NAT将内网IP地址映射到一个可用的公网IP地址池。3端口地址转换(PAT)PAT通过将多个内网主机映射到同一个公网IP地址的多个端口来实现地址转换。静态NAT一对一映射将内网中的一个私有IP地址映射到外网的一个公有IP地址，实现一对一映射。固定映射映射关系是固定的，不会发生变化。适用于固定主机适用于需要固定公网IP地址访问的内网主机，例如服务器、网关等。配置简单配置简单，易于管理。动态NAT动态地址分配NAT设备根据请求分配一个来自其地址池的可用地址。地址重用当内网主机断开连接时，分配的地址可以被其他主机使用。配置灵活管理员可以根据需要配置地址池大小和地址范围。端口地址转换(PAT)一种NAT技术PAT是将多个私有IP地址映射到一个公有IP地址，并使用不同的端口号进行区分。节省公有IP地址在需要大量连接外网的场景下，PAT可以节省大量的公有IP地址，从而降低成本。灵活分配端口PAT可以根据需要动态分配端口号，提高网络效率和安全性。NAT实现简单IP地址共享1地址复用多个内网主机共享同一个公网IP地址，减少公网IP地址的消耗。2成本降低无需为每个内网主机申请单独的公网IP地址，节省了运营成本。3管理简化简化网络管理，方便配置和维护，提高效率。NAT可以实现内网主机访问外网内网主机通常使用私有IP地址，无法直接访问互联网。NAT可以将内网主机的私有IP地址转换为公网IP地址，使其能够访问互联网。NAT设备充当内网与外网之间的桥梁，将内网主机发出的数据包进行地址转换，并将转换后的数据包发送到互联网。这样，互联网上的服务器就可以接收到来自公网IP地址的数据包，从而实现内网主机访问互联网。NAT可以隐藏内网拓扑结构安全防护隐藏内部网络结构可防止攻击者识别目标主机，增强安全性。提高效率简化网络管理，减少对内部网络结构的了解需求。保护隐私隐藏内部网络结构，防止外部用户访问内部信息。NAT可以实现安全防护隐藏内网地址NAT可以将内网主机的真实IP地址隐藏起来，防止攻击者直接访问内网主机。阻止外部攻击NAT可以阻止来自外部网络的恶意攻击，例如拒绝服务攻击、端口扫描等。限制网络访问NAT可以限制内网主机访问外部网络，例如阻止访问特定网站或端口。NAT的优点节省IP地址NAT可以将多个私有IP地址映射到一个公有IP地址。这使得互联网服务提供商能够为更多用户提供网络服务，而无需分配大量公有IP地址。提高网络安全性NAT可以隐藏内网的IP地址，从而防止黑客攻击内网主机。它还可以阻止来自外部网络的未经授权的访问。简化网络管理NAT可以简化网络管理，因为它减少了需要管理的IP地址数量。管理员只需要管理少数几个公有IP地址。便于网络扩展NAT可以轻松地扩展到更大的网络，因为它可以支持更多的内网主机。NAT的缺点11.性能损耗NAT会增加网络数据包的处理时间，降低网络性能。22.安全隐患NAT无法完全防止网络攻击，攻击者可能利用NAT的漏洞入侵内部网络。33.地址管理困难NAT需要管理大量的内部和外部地址映射关系，给地址管理带来挑战。44.应用程序兼容性一些应用程序可能无法与NAT兼容，导致无法正常工作。NAT配置示例1配置步骤首先，配置路由器的网络接口，包括内网接口和外网接口。其次，配置NAT规则，包括源地址转换、目标地址转换和端口地址转换。2配置示例例如，将内网主机192.168.1.100的地址转换为外网地址10.10.10.10，并配置端口映射规则，将内网主机的80端口映射到外网的8080端口。3测试配置最后，测试配置是否生效，可以使用ping命令或访问网站来测试内网主机是否可以访问外网。内网地址与外网地址的转换内网地址私有地址，在内部网络中使用，例如192.168.1.100。外网地址公共地址，在互联网上使用，例如172.217.17.142。NAT转换将内网地址转换为外网地址的过程，由路由器或防火墙上的NAT模块完成。目的实现内网主机与外网主机的通信，同时隐藏内网拓扑结构。内网主机到外网的转换过程1内网主机请求内网主机发送数据包到目标外网主机。2NAT设备处理NAT设备检查数据包目标地址，并使用映射规则替换源地址。3数据包转发NAT设备将修改后的数据包转发到目标外网主机。外网主机到内网的转换过程1外网主机发送数据包数据包包含内网主机的IP地址2数据包到达NAT设备NAT设备检查数据包的目的地IP地址3NAT设备查找转换表将外网IP地址映射为内网IP地址4修改数据包的源IP地址将数据包转发到对应的内网主机NAT设备维护一张转换表，记录外网IP地址和内网IP地址之间的对应关系。当外网主机发送数据包到内网时，NAT设备会根据转换表将数据包的源IP地址修改为对应的内网IP地址，然后将数据包转发到内网主机。NAT转换表的维护动态更新NAT转换表会根据网络流量动态更新，添加新条目或删除旧条目。手动配置管理员可以手动配置NAT转换表，例如添加静态映射规则。超时机制转换表条目会设置超时时间，超时后自动删除，保持表项的有效性。NAT转换表的超时机制防止资源浪费长时间未使用的条目会占用转换表空间，导致表溢出。提升性能及时清理过期的条目，可以提高转换表查询效率。增强安全性阻止攻击者利用过期条目发起攻击。多种超时机制常见的有基于时间戳的超时、基于连接次数的超时等。NAT的应用场景家庭网络家庭网络中，通常只有一个公网IP地址，多个设备需要共享该地址。企业网络企业网络内部可能包含多个子网，需要使用NAT将内部私有IP地址转换为公网IP地址。移动网络移动网络中，手机等移动设备使用NAT访问互联网。NAT在ADSL环境中的应用ADSL拨号ADSL通常只有一个公网IP地址。路由器使用NAT技术。多个内网设备可以共享该IP地址。用户可以访问互联网。NAT在IPV4向IPV6过渡中的作用地址短缺IPV4地址资源有限，难以满足日益增长的网络设备和用户需求。平滑过渡NAT允许IPV4网络与IPV6网络共存，实现平滑过渡。安全保护NAT可以隐藏内部IPV6地址，提升网络安全。灵活配置NAT配置灵活，可根据实际需求设置不同转换规则。NAT与路由器的关系11.协同工作NAT通常集成在路由器中，两者协同工作，实现网络地址转换和数据转发功能。22.数据转发路由器根据目标地址和路由表信息，将数据包转发到相应的网络或主机，而NAT则负责对数据包中的源地址进行转换。33.安全防护路由器可以进行访问控制和安全策略配置，而NAT则可以隐藏内网主机地址，增强网络安全。44.互补作用NAT和路由器相辅相成，共同完成网络连接、数据传输和安全保障等功能。NAT与防火墙的关系NAT作为防火墙的一部分防火墙可以集成NAT功能,实现网络地址转换和安全防护功能.防火墙的NAT功能通常作为一种额外的安全防护措施,可以阻止不安全的连接.NAT作为防火墙的补充NAT和防火墙也可以分开部署,NAT主要用于网络地址转换,防火墙主要用于网络安全防护.这种模式下,NAT可以为防火墙提供额外的安全措施.NAT与DHCP的关系DHCP分配IP地址DHCP服务器为内网主机分配IP地址，NAT设备需要知道这些地址才能进行地址转换。NAT设备进行地址转换NAT设备使用DHCP分配的内网IP地址，将其转换为公网IP地址，以便内网主机访问外部网络。协同工作DHCP和NAT协同工作，确保内网主机可以访问外部网络，同时可以隐藏内网拓扑结构。NAT面临的挑战性能瓶颈NAT设备的性能是有限的，当网络流量很大时，NAT设备可能会成为瓶颈，导致网络性能下降。安全隐患NAT技术本身存在安全隐患，例如，攻击者可以通过NAT设备进行攻击。配置复杂NAT设备的配置比较复杂，需要专业的技术人员进行配置和维护。兼容性问题NAT技术的兼容性问