NAT

NAT（Network Address Translation，網絡地址轉換） 主要用于在不同網絡（如私有網絡和公共互聯網）之間進行 IP 地址轉換，解決IP 地址短缺問題，并提供一定的安全性。

• IPv4 地址是 32 位（最多 2^32 ≈ 43 億 個地址），但全球設備數量遠超這個范圍。
• 私有 IP 地址（如 192.168.1.0/24）不能直接在公網使用，必須通過 NAT 轉換成公網 IP。

NAT IP轉換過程

當主機A私有IP地址訪問服務器公有IP時，先把數據發給路由器，NAT 路由器將報文的源地址從 10.0.0.10 替換成全局的 IP 202.244.174.37;并在轉換表中建立私有IP和公有IP的映射關系。
當服務器返回報文時，NAT 路由器收到外部的數據時, 再根據轉變表的映射關系，把目標 IP 從 202.244.174.37 替換回10.0.0.10;
當 10.0.0.10 第一次向 163.221.120.9 發送數據時就會生成表中的映射關系;

NAPT

那么問題來了, 如果局域網內, 有多個主機都訪問同一個外網服務器, 那么對于服務器返
回的數據中, 目的 IP 都是相同的. 那么 NAT 路由器如何判定將這個數據包轉發給哪個
局域網的主機?

這時候就不能但使用IP建立聯系，要用IP+port。

在同一個子網中每個主機的私有 IP 是唯一的，即使端口號一樣，也能保證唯一性。IP+端口號保證了在同一個子網中，每臺主機以及主機上客戶端的唯一性。

NAPT，轉換的公網IP一樣，但可以分配不同的端口號，也保證了唯一性。

這樣映射雙方都保證了唯一性。

再來想一下，同一子網中主機的私有IP不同，但不同子網的私有IP可能會相同。如果這兩個子網有同一個路由器，在不同子網的兩個主機私有IP相同，端口號也相同，訪問同一個服務器，會怎么樣？

即使不同子網的主機 IP + 端口號相同，NAPT 仍然能基于 NAT 端口號 + 子網信息(NAPT 設備用來區分不同子網的標識信息：入接口eth 源子網?VLAN 標識)唯一映射，確保數據包不會錯誤地送達另一臺主機。

子網 A 的 192.168.1.100:5001 → 203.0.113.1:30001

子網 B 的 192.168.1.100:5001 → 203.0.113.1:30002

服務器返回數據時，NAPT 設備根據 NAT 端口號找到正確的原始子網，并正確轉發回去。

其他 NAT 方案：

• 策略 NAT（Policy-Based NAT）

  • 不同子網使用不同的 NAT 端口范圍，確保 NAT 端口不重疊。
  • 例如：
    • 子網 A：NAT 端口 30000-31000
    • 子網 B：NAT 端口 31001-32000

• 使用多個公網 IP

  • 如果 NAT 設備支持多個公網 IP，可以為不同子網分配不同的公網 IP，避免 NAT 端口沖突：
    • 子網 A → 203.0.113.1
    • 子網 B → 203.0.113.2

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