网络NAT实例

实例解析:网络地址转换(NAT)应用实战

互联网如火如荼的应用，加剧了IP地址匮乏的问题，为了缓解这一问题，一个重要的应用：NAT(Network Address Translation―网络地址转换)，日益广泛地应用起来。NAT通过地址转换的方式，使企业可以仅使用较少的互联网有效IP地址，就能获得互联网接入的能力，有效地缓解了地址不足的问题，同时提供了一定的安全性。

NAT的实现方案多种多样，本文以思科2611路由器为平台，通过一个实例描述了NAT的应用。思科路由器上NAT通常有3种应用方式，分别适用于不同的需求：

1.静态地址转换：适用于企业内部服务器向企业网外部提供服务（如WEB，FTP等），需要建立服务器内部地址到固定合法地址的静态映射。

2.动态地址转换：建立一种内外部地址的动态转换机制，常适用于租用的地址数量较多的情况；企业可以根据访问需求，建立多个地址池，绑定到不同的部门。这样既增强了管理的粒度，又简化了排错的过程。

3.端口地址复用：适用于地址数很少，多个用户需要同时访问互联网的情况。

图1

如图1所示，企业从ISP获得6个有效IP地址（202.103.100.128~202.103.100.135,掩码为255.255.255.248，128和135为网络地址和广播地址，不可用），通过一台2611路由器接入互联网。内部网络根据职能分成若干子网，并期望服务器子网对外提供WEB服务，财务部门使用独立的地址池接入互联网，其它部门共用剩余的地址池。地址具体分配如下表：

具体配置步骤如下：

1.选择E0作为内部接口，S0作为外部接口 interface e0

ip address 192.168.100.1 255.255.255.0

ip nat inside /*配置e0为内部接口*/ interface s0

ip address 202.103.100.129 255.255.255.248 ip nat outside /*配置s0为外部接口*/

2.为各部门配置地址池（finance－财务部门；other－其它部门）：

ip nat pool finance 202.103.100.131 202.103.100.131 netmask 255.255.255.248 ip nat pool other 202.103.100.132 202.103.100.134 netmask 255.255.255.248 3.用访问控制列表检查数据包的源地址并映射到不同的地址池

ip nat inside source list 1 pool finance overload /*overload－启用端口复用*/ ip nat inside source list 2 pool other /*动态地址转换*/ 4.定义访问控制列表

access-list 1 permit 192.168.20.0 0.0.0.255 access-list 2 permit 192.168.30.0 0.0.0.255

5.建立静态地址转换，并开放WEB端口(TCP 80)

ip nat inside source static tcp 192.168.10.2 80 202.103.100.130 80

6.设置缺省路由

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 s0

经过上述配置后，互联网上的主机可以通过202.103.100.130:80访问到企业内部WEB服务器192.168.10.2；财务部门的接入请求将映射到202.103.100.131；其它部门的接入请求被映射到202.103.100.131~134地址段。

至此，一个企业NAT互联网接入方案就完成了。

路由器配置案例

INTERNET共享资源的方式越来越多，就大多数而言，DDN专线以其性能稳定、扩充性好的优势成为普遍采用的方式，DDN方式的连接在硬件的需求上是简单的，仅需要一台路由器（router）、代理服务器(proxy server)即可，但在系统的配置上对许多的网络管理人员来讲是一个比较棘手的问题。下面以CISCO路由器为例，笔者就几种比较成功的配置方法作以介绍，以供同行借鉴：

一、直接通过路由器访问INTERNET资源的配置 1． 总体思路和设备连接方法

一般情况下，单位内部的局域网都使用INTERNET上的保留地址： 10.0.0.0/8：10.0.0.0～10.255.255.255

172.16.0.0/12：172.16.0.0～172.31.255.255 192.168.0.0/16：192.168.0.0～192.168.255.255

在常规情况下，单位内部的工作站在直接利用路由对外访问时，会因工作站使用的是互联网上的保留地址，而被路由器过滤掉，从而导致无法访问互联网资源。解决这一问题的办法是利用路由操作系统提供的NAT（Network Address Translation）地址转换功能，将内部网的私有地址转换成互联网上的合法地址，使得不具有合法IP地址的用户可以通过NAT访问到外部Internet。这样做的好处是无需配备代理服务器，减少投资，还可以节约合法IP地址，并提高了内部网络的安全性。

NAT有两种类型：Single模式和global模式。

使用NAT的single模式，就像它的名字一样，可以将众多的本地局域网主机映射为一个

Internet地址。局域网内的所有主机对外部Internet网络而言，都被看做一个Internet用户。本地局域网内的主机继续使用本地地址。

使用NAT的global模式，路由器的接口将众多的本地局域网主机映射为一定的Internet地址范围（IP地址池）。当本地主机端口与Internet上的主机连接时，IP地址池中的某个IP地址被自动分配给该本地主机，连接中断后动态分配的IP地址将被释放，释放的IP地址可被其他本地主机使用。

下面以我单位的网络环境为例，将配置方法及过程列示出来，供大家参考。

我单位利用联通光缆（V.35）接入INTERNET的，路由器是CISCO2610，局域网采用的是INTEL550百兆交换机，联通向我们提供了下列四个IP地址： 211.90.137.25（255.255.255.252） 用于本地路由器的广域网端口 211.90.137.26（255.255.255.252） 用于对方（联通）的端口 211.90.139.41（255.255.255.252） 供自己支配 211.90.139.42（255.255.255.252） 供自己支配 2． 路由器的配置 （1） 网络连接示意图：

说明：校内所有的工作站都与交换机连接，路由器也通过以太口连接在内部交换机上，路由器上以太口使用内部私有地址，光纤的两端分别使用了联通分配的两个有效IP地址。在这种连接方式下，只要在路由器内部设置NAT，便可以使得单位内部的所有工作站访问INTERNTE了，在每台工作站上只需设置网关指向路由器的以太口（192.168.0.3）即可上网，无需设代理，并节省了两个有效IP地址可供自己自由支配（如建立单位自已的WEB和E-MAIL服务器）。但也存在缺点：不能享受代理服务器提供的CACHE服务来提高访问速度。所以本配置方案适合工作站数量较少的单位，对于单位内部工作站数量较多的情况可以使用后面介绍的两种方法。路由器上具体配置如下： （2）路由器的配置 en

config t

ip nat pool c2610 211.90.139.41 211.90.139.42 netmask 255.255.255.252 (定义一个地址池c2601，其内包含了两个空闲的合法IP地址，供NAT转换时使用) int e0/0

ip address 192.168.0.3 255.255.255.0 ip nat inside

exit

（设置以太口的IP地址，并设置其为连接内部网的端口） interface s0/0

ip address 211.90.137.25 255.255.255.252 ip nat outside

exit

（设置广域网端口的IP地址，并设置其为连接外部网的端口） ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 211.90.137.26 （设置动态路由）

access-list 2 permit 192.168.0.1 0.0.0.255 （建立访问控制列表） ! Dynamic NAT

!

ip nat inside source list 2 pool c2610 overload （建立动态地址翻译） line console 0 exec-timeout 0 0 !

line vty 0 4 end wr

(保存所作的设置) 3． 工作站的配置

要求使用静态IP地址，在TCP/IP属性中进行设置，并设置关网为192.168.0.3（路由器以太口IP地址），设置DNS为接入商提供的地址，浏览器等上网工具中无需作任何特殊设置。 二、 通过代理服务器访问INTERNET资源的配置

1． 总体的思路和设备连接方法

利用代理服务器方式访问INTERNET资源，优点是可以利用代理服务器提供的CACHE服务来提高INTERNET的访问速度和效率。比较适合工作站较多的单位使用。缺点是需要专门配备一台计算机作为代理服务器，增加了投资成本；且较第一种法方还需多占用两个合法IP地址，网络安全性不高。

采用这种方案来访问互联网，设备连接方法如下：

代理服务器上安装两块网卡，一块连接内部网，设置内部私有地址；另一块连接路由器以太口，设置联通分配的合法地址（211.90.139.42），并设置其网关为211.90.139.41（路由器以太口）

路由器以太口也设置联通分配的合法IP地址（211.90.139.41）

这样，将设备连接好后，在代理服务器上安装代理软件，并在工作站上设置代理即可访问INTERNET。

2． 路由器的配置

（1） 网络连接示意图：

说明：在上图中，单位内的所有计算机通过交换机直接与代理服务器上的内部网网卡（192.168.0.4）通讯，然后在代理服务软件的控制之下经过路由器访问INTERNET。 （2）路由器的配置 en

config t

int e0/0

ip address 211.90.139.41 255.255.255.252 exit

（设置以太口的IP地址） interface s0/0

ip address 211.90.137.25 255.255.255.252 exit

（设置广域网端口的IP地址）

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 211.90.137.26 ip routing

（设置动态路由,并激活路由） end wr

(保存所作的设置)

3． 代理服务器的设置

代理服务器必须按装两块网卡，一块用于连接内部局域网，设IP地址为内部私有地址（如：192.168.0.4 netmask 255.255.255.0）无需设网关。另一块用于连接路由器，设置联通分配的合法地址（211.90.139.42 netmask 255.255.255.252），并设置其网关为：211.90.139.41(路由器以太口)。

按照上面的方法设置好网卡后，再安装一套代理软件即可。（如：MS PROXY SERVER 2.0、WINGATE等，代理软件的安装调试方法请参阅其它资料） 4． 工作站的设置

（1） INTERNET EXPLORER设置

工具菜单->internet选项->连接->局域网设置->使用代理服务器->地址:192.168.0.4端口:80->确定

(2)其他软件的设置请参阅软件说明。

三、 直接访问与代理访问并存的配置 1． 总体思路和设备连接方法

通过上面介绍的两种方法进行配置，都能顺利地实现INTERNET的访问，但每种方法即有优点，又存在一定的缺点，且两种方法的优点是互补的。哪能不能将两种方法的优点合二为一，方法三就是一种鱼和熊掌能够兼得的方案。集成了一、二两种方法的优点，即节省了IP地址，又能通过代理服务器提供的CACHE来提高INTERNET的访问效率。 采用这种方案来访问互联网，设备连接方法如下：

代理服务器上安装两块网卡，两块网卡均连接在交换机上，在设置IP地址时，两块网卡均设置内部私有地址，但这两个地址应不属于一个网络（即IP地址的网络地址不同），一块用于与内部网通信（网卡1），一块用于与路由器通信（网卡2），否则代理无法实现。 在代理服务器上不要安装NETBEUI协议，仅安装TCP/IP协议。（注意：这一步必须要做，否则会因为代理服务器与交换机之间连接线路冗余而导致代理服务器NETBIOS计算机名冲突而影响正常通信）

路由器以太口也设置一个内部私有地址，该地址因与网卡2的地址在同一个网络（即IP地址的网络地址与网卡2相同） 2． 路由器的设置 （1） 网络连接示意图

（2）路由器的配置 en config t

ip nat pool c2610 211.90.139.41 211.90.139.42 netmask 255.255.255.252 (定义一个地址池c2601，其内包含了两个空闲的合法IP地址，供NAT转换时使用) int e0/0

ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

ip nat inside exit

（设置以太口的IP地址，并设置其为连接内部网的端口）

interface s0/0

ip address 211.90.137.25 255.255.255.252 ip nat outside exit

（设置广域网端口的IP地址，并设置其为连接外部网的端口） ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 211.90.137.26 （设置动态路由）

access-list 2 permit 192.168.0.1 0.0.0.255 （建立访问控制列表） ! Dynamic NAT !

ip nat inside source list 2 pool c2610 overload （建立动态地址翻译） line console 0 exec-timeout 0 0 !

line vty 0 4 end wr

(保存所作的设置)

2． 代理服务器的设置

代理服务器上安装两块网卡，两块网卡均连接在交换机上，网卡1设IP地址为：192.168.0.4，不设网关；网卡2设IP地址为：192.168.1.2，设其网关为192.168.1.1（路由器以太口）。 按照上面的方法设置好网卡后，再安装一套代理软件即可。（如：MS PROXY SERVER 2.0、WINGATE等，代理软件的安装调试方法请参阅其它资料）

注意：在安装代理软件时（以MS-PROXY 2.0为例），在指定LAT表时，应将地址范围192.168.0.0-192.168.255.255排除在外，否则代理无法正常工作。

3． 工作站的设置

在这种配置之下，工作站既可以通过设置代理上网，也可以通过设置网关直接上网。 若只通过代理上网，设置方法与方法二完全一致。

若只通过网关上网，要求工作站必须设置静态IP地址，IP地址应设为192.168.1.X， 与路由器以太口在同一个网段，并设置网关为：192.168.1.1，设置DNS为接入商提供的地址。

若想两种方法并存，则需要在TCP/IP中设置两个静态IP地址：192.168.0.X和192.168.1.X，并设置网关为：192.168.1.1 ，DNS为接入商提供的地址。使用时只需在浏览器等软件中打开或关闭代理设置即可在代理与网关上网之间进行切换。

动态地址转换也是将本地地址与内部合法地址一对一的转换，但是动态地址转换是从内部合法地址池中动态地选择一个末使用的地址对内部本地地址进行转换。 动态地址转换基本配置步骤：

（1）、在全局设置模式下，定义内部合法地址池

ip nat pool 地址池名称 起始IP地址 终止IP地址 子网掩码

其中地址池名称可以任意设定。

（2）、在全局设置模式下，定义一个标准的access-list规则以允许哪些内部地址可以进行动态地址转换。

Access-list 标号 permit 源地址 通配符

其中标号为1-99之间的整数。

（3）、在全局设置模式下，将由access-list指定的内部本地地址与指定的内部合法地址池进行地址转换。

ip nat inside source list 访问列表标号 pool内部合法地址池名字

（4）、指定与内部网络相连的内部端口在端口设置状态下：

ip nat inside

（5）、指定与外部网络相连的外部端口

Ip nat outside

本实例中硬件配置同上，运用了动态NAT地址转换功能。将2501的以太口作为内部端口，同步端口０作为外部端口。其中10.1.1.0网段采用动态地址转换。对应内部合法地址为192.1.1.2~192.1.1.10

Current configuration：

version 11.3

no service password-encryption

hostname 2501

ip nat pool aaa 192.1.1.2 192.1.1.10 netmask 255.255.255.0

ip nat inside source list 1 pool aaa interface Ethernet0

ip address 10.1.1.1 255.255.255.0 ip nat inside interface Serial0

ip address 192.1.1.1 255.255.255.0 ip nat outside no ip mroute-cache bandwidth 2000 no fair-queue clockrate 2000000 interface Serial1 no ip address shutdown

no ip classless

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 Serial0 access-list 1 permit 10.1.1.0 0.0.0.255 line con 0 line aux 0 line vty 0 4 password cisco end

一、NAT简介

NAT(Network Address Translation)的功能，就是指在一个网络内部，根据需要可以随意自定义的IP地址，而不需要经过申请。在网络内部，各计算机间通过内部的IP地址进行通讯。而当内部的计算机要与外部internet网络进行通讯时，具有NAT功能的设备（比如：路由器）负责将其内部的IP地址转换为合法的IP地址（即经过申请的IP地址）进行通信。

二、NAT 的应用环境：

情况1：一个企业不想让外部网络用户知道自己的网络内部结构，可以通过NAT将内部网络与外部Internet 隔离开，则外部用户根本不知道通过NAT设置的内部IP地址。

情况2：一个企业申请的合法Internet IP地址很少，而内部网络用户很多。可以通过NAT功能实现多个用户同时公用一个合法IP与外部Internet 进行通信。

三、设置NAT所需路由器的硬件配置和软件配置：

设置NAT功能的路由器至少要有一个内部端口（Inside），一个外部端口（Outside）。内部端口连接的网络用户使用的是内部IP地址。 内部端口可以为任意一个路由器端口。外部端口连接的是外部的网络，如Internet 。外部端口可以为路由器上的任意端口。 设置NAT功能的路由器的IOS应支持NAT功能(本文事例所用路由器为Ｃisco2501，其IOS为11.2版本以上支持NAT功能)。

四、关于NAT的几个概念：

内部本地地址（Inside local address）：分配给内部网络中的计算机的内部IP地址。 内部合法地址（Inside global address）：对外进入IP通信时，代表一个或多个内部本地地址的合法IP地址。需要申请才可取得的IP地址。

五、NAT的设置方法：

NAT设置可以分为静态地址转换、动态地址转换、复用动态地址转换。 1、静态地址转换适用的环境

静态地址转换将内部本地地址与内部合法地址进行一对一的转换，且需要指定和哪个合法地址进行转换。如果内部网络有E-mail服务器或FTP服务器等可以为外部用户提供的服务，这些服务器的IP地址必须采用静态地址转换，以便外部用户可以使用这些服务。

静态地址转换基本配置步骤：

（1）、在内部本地地址与内部合法地址之间建立静态地址转换。在全局设置状态下输入： Ip nat inside source static 内部本地地址 内部合法地址

（2）、指定连接网络的内部端口 在端口设置状态下输入： ip nat inside （3）、指定连接外部网络的外部端口 在端口设置状态下输入： ip nat outside 注：可以根据实际需要定义多个内部端口及多个外部端口。

实例1： 本实例实现静态NAT地址转换功能。将2501的以太口作为内部端口，同步端口０作为外部端口。其中10.1.1.2，10.1.1.3，10.1.1.4的内部本地地址采用静态地址转换。其内部合法地址分别对应为192.1.1.2，192.1.1.3，

192.1.1.4。

路由器2501的配置：

Current configuration：

version 11.3 no service password-encryption hostname 2501 ip nat inside source static 10.1.1.2 192.1.1.2 ip nat inside source static 10.1.1.3 192.1.1.3 ip nat inside source static 10.1.1.4 192.1.1.4

interface Ethernet0 ip address 10.1.1.1 255.255.255.0

ip nat inside interface Serial0 ip address 192.1.1.1 255.255.255.0 ip nat outside no ip mroute-cache bandwidth 2000 no fair-queue clockrate 2000000 interface Serial1 no ip address shutdown no ip classless ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 Serial0 line con 0 line aux 0 line vty 0 4 password cisco end

配置完成后可以用以下语句进行查看： show ip nat statistcs show ip nat translations

2、动态地址转换适用的环境： 动态地址转换也是将本地地址与内部合法地址一对一的转换，但是动态地址转换是从内部合法地址池中动态地选择一个末使用的地址对内部本地地址进行转换。

动态地址转换基本配置步骤：

（1）、在全局设置模式下，定义内部合法地址池

ip nat pool 地址池名称 起始IP地址 终止IP地址 子网掩码（其中地址池名称可以任意设定）。

（2）、在全局设置模式下，定义一个标准的access-list规则以允许哪些内部地址可以进行动态地址转换。

Access-list 标号 permit 源地址 通配符（其中标号为1-99之间的整数）。 （3）、在全局设置模式下，将由access-list指定的内部本地地址与指定的内部合法地址池进行地址转换。

ip nat inside source list 访问列表标号 pool内部合法地址池名字 （4）、指定与内部网络相连的内部端口在端口设置状态下： ip nat inside

（5）、指定与外部网络相连的外部端口 Ip nat outside

实例2：

本实例中硬件配置同上，运用了动态NAT地址转换功能。将2501的以太口作为内部端口，同步端口０作为外部端口。其中10.1.1.0网段采用动态地址转换。对应内部合法地址为192.1.1.2~192.1.1.10

Current configuration：

version 11.3 no service password-encryption hostname 2501 ip nat pool aaa 192.1.1.2 192.1.1.10 netmask 255.255.255.0

ip nat inside source list 1 pool aaa interface Ethernet0 ip address 10.1.1.1 255.255.255.0

ip nat inside interface Serial0 ip address 192.1.1.1 255.255.255.0

ip nat outside no ip mroute-cache bandwidth 2000 no fair-queue clockrate 2000000 interface Serial1 no ip address shutdown no ip classless ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 Serial0

access-list 1 permit 10.1.1.0 0.0.0.255 line con 0 line aux 0 line vty 0 4 password cisco end

3、复用动态地址转换适用的环境：

复用动态地址转换首先是一种动态地址转换，但是它可以允许多个内部本地地址共用一个内部合法地址。只申请到少量IP地址但却经常同时有多于合法地址个数的用户上外部网络的情况，这种转换极为有用。

注意：当多个用户同时使用一个IP地址，外部网络通过路由器内部利用上层的如TCP或UDP端口号等唯一标识某台计算机。

复用动态地址转换配置步骤：

1.在全局设置模式下，定义内部合地址池

ip nat pool 地址池名字 起始IP地址 终止IP地址 子网掩码 (其中地址池名字可以任意设定)。

2.在全局设置模式下，定义一个标准的access-list规则以允许哪些内部本地地址可以进行动态地址转换。

access-list 标号 permit 源地址 通配符(其中标号为1－99之间的整数)。 3.在全局设置模式下，设置在内部的本地地址与内部合法IP地址间建立复用动态地址转换。

ip nat inside source list 访问列表标号 pool 内部合法地址池名字 overload

4.在端口设置状态下，指定与内部网络相连的内部端口 ip nat inside

5.在端口设置状态下，指定与外部网络相连的外部端口 ip nat outside

实例：应用了复用动态NAT地址转换功能。将2501的以太口作为内部端口，同步端口０作为外部端口。10.1.1.0网段采用复用动态地址转换。假设企业只申请了一个合法的IP地址192.1.1.1。 2501的配置 Current configuration：

version 11.3 no service password-encryption hostname 2501 ip nat pool bbb 192.1.1.1 192.1.1.1 netmask 255.255.255.0 ip nat inside source list 1 pool bbb overload

interface Ethernet0 ip address 10.1.1.1 255.255.255.0

ip nat inside interface Serial0 ip address 192.1.1.1 255.255.255.0 ip nat outside no ip mroute-cache bandwidth 2000 no fair-queue clockrate 2000000 interface Serial1 no ip address shutdown no ip classless

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 Serial0

access-list 1 permit 10.1.1.0 0.0.0.255 line con 0 line aux 0 line vty 0 4 password cisco end

思科路由器上NAT通常有3种应用方式，分别适用于不同的需求：

1.静态地址转换：适用于企业内部服务器向企业网外部提供服务（如WEB，FTP等），需要建立服务器内部地址到固定合法地址的静态映射。

2.动态地址转换：建立一种内外部地址的动态转换机制，常适用于租用的地址数量较多的情况；企业可以根据访问需求，建立多个地址池，绑定到不同的部门。这样既增强了管理的粒度，又简化了排错的过程。

3.端口地址复用：适用于地址数很少，多个用户需要同时访问互联网的情况。