一、介绍

1. 定义

NAT是网络地址转换，Network Address Translations。

2. 产生的原因

因为ipv4地址不够人类使用了。。。。。

3. IPv4地址分类

IP地址分为公网IP和私网IP
公网IP只能在公网上使用
私网IP只能在内网中使用
公网上不允许出现私有IP地址
私网IP可以重复在内网使用

4. 私有IP地址范围

1）10.0.0.0/8 （10开头的）
2）172.16.0.0/16 - 172.31.0.0/16
（172.16开头的一直到172.31开头的）
3）192.168.0.0/16 （192.168开头的）

NAT主要实现公私有IP地址的转换，一般是路由器或者防火墙上来完成，不建议在三层交换机上配置！

二、原理

看上面这张图，
192.168想访问200.2，到路由器后；
路由或者三层设备将192.168映射到外网地址，也就是换成外网地址200.1，外网地址（公网地址是需要到运营商购买的，你买的宽带，其实付得是 租用公网IP地址的钱）。

200.1 访问 200.2 ，到服务器所在路由后，
200.1也是不能直接访问200.2的内网服务器，所以这时候，也需要做地址转换，200.1 换成172.16。

最后，200.1 访问到了172.16，也就是192.168访问到200.1。

回包的时候，道理一样，一出一进，做两次地址映射（地址转换）。

其实，网络地址转换就是，解封装三层包头，更换源IP或者目标IP，顺便说一嘴，mac地址也会改变，但不是因为NAT，mac地址过个路由就会变一次，详解如下：

三、分类

1）静态NAT：1对1映射，（静态PAT，端口映射技术）
2）动态NAT
3）PAT（端口地址转换，Port Address Translations）
      PAT也称为端口复用技术
4）静态PAT，就是静态NAT+PAT

（1）静态NAT（静态映射）
手动写入IP地址映射条目，配置NAT表，一个内网地址对应着一个外网地址，举例，192.168 对应 1.1。当192.168向外网发包，则过路由的时候，会根据静态NAT表，将192.168更换为1.1。

缺点是，内网这么多人，一个内网IP对应一个外网IP，我得花多少钱，买多少个公网ip才够使。

动态NAT解决了这个问题，请往下看。

顺便说一嘴，路由器并不会想防火墙一样，有策略，阻止私网IP，私网IP会过路由跑到公网上去，但是公望路由不认识私网IP，所以私网IP也就废掉了，直接丢弃。

（2）动态NAT （动态映射）
一个网段 对应 一个外网地址；
举例：
192.1681.0/24 这个网段对应着 100.1；
192.168.1.1来了；
在NAT地址转换里，形成了一条映射（条目），就是，192.168.1.1映射100.1，这个时候，重点来了，由于192.168.1.1占用着100.1，则别人无法再使用这个100.1，直到192.168.1.1不再发包后的24小时之后，则可以把100.1给别人；
别人无法使用的原因是，如果别人也在使这个100.1， 回包回不来。

但是并没有解决，多人同时上网的问题，所以废掉。

PAT解决了这个问题，请往下看。

（3）PAT port address translation 端口网络地址转换
道理很简单，在ip地址的基础上，在加上端口号，加以区分。

举例：
192.168.1.0/24，这个网段映射到外网ip100.1；
192.168.1.1这个ip向外网发了一个http的包，过路由器的时候，路由器随机配置了端口号，

192.168.1.1 ：1000 — 100.1.1.1：100

只要这个ip地址的这个端口号 一直占用着 100.1.1.1 的这个端口号，则别人就不能再使用100.1.1.1:100 这个IP+端口号。

其实就是加上端口号，进行复用，用端口号，加以区分每个私网IP的对应相同公网IP时。

192.168.1.1:1000, 1000和1000.1.1.1:100
1000和100这两个端口号是路由器配置的临时端口，这个端口范围0-65535，如果过了这个范围的话，再有人上网的话，只能候着了。

NAT地址转换表
只有由内网 往 外网走的时候，会生成NAT地址转换表中新的条目；
外网向内网走的时候，是根据NAT转换表，进行回包。

以上解决的问题是，员工内网访问外网，地址转化问题。


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以下解决的问题是，外面人外网访问内网，地址转化问题。

（4）PAT + 静态NAT （静态PAT，端口映射）

端口映射：把内网的某个端口映射出去，叫做端口映射。
一般公司都会准备两个以上的外网网址，一个用于，内网去外网，另外一个，用于外网访问内网服务器。
外网访问内网服务器的解决方案是，举例，将100.2的ip和端口映射到100.1的ip上，同时，加上80端口限制，这就叫做静态pat，其实就是，静态nat+pat，也叫端口映射。

举例1
S 192.3 — 100.2 80—80
S 182.4 — 100.2 23—23（rdp）remote destop protocol
不同服务器 映射到 外网同一个IP上

举例2
S 192.3 — 100.2 80—80
S 192.4 — 100.2 80—81
内网两台服务器，都想开80端口，则由于，外网ip一样，所有端口号就不能一样了。

这个缺点很明显了，外网需要访问100.2:81 ，加上81端口，才能访问到 192.4。

5）VIP 虚拟公网IP地址 vritual ip
100.2 就叫做虚拟IP地址，因为，它们本身不配在路由器上，而是映射到内网服务器上，所以叫做虚拟IP地址。