NAT（Network Address Translation）是一種網絡地址轉換技術，是一種將私有地址轉化為合法IP地址的轉換技術。它被廣泛應用于各種數(shù)據中心網絡中。NAT不僅完美地解決了IP地址不足的問題，還能夠有效地避免來自網絡外部的攻擊，隱藏并保護網絡內部的服務器。數(shù)據中心內部的服務器一般提供內網和外網兩個網卡，內網訪問主要采用的是私有地址，外網訪問采用的是公有地址，由于公有地址的數(shù)量是有限的，所以內網中要使用大量的私有地址，通過NAT的方式實現(xiàn)私有地址與公有地址之間的轉換，實現(xiàn)私有地址也可以訪問外網的功能。這么有用的功能，怎能不趕快去了解一下，本文將詳細介紹一下NAT技術。NAT可以分為兩大類技術：基礎NAT和NAPT兩大部分�；ANAT，它僅將私有主機的私有IP地址轉換成公有IP地址，但并不將TCP/UDP端口信息進行轉換，有動態(tài)和靜態(tài)之區(qū)分。NAPT是人們比較熟悉的一種轉換方式。NAPT普遍應用于數(shù)據中心網絡接入設備中，它可以將中小型的網絡隱藏在一個合法的IP地址后面，它將私有連接映射到公有網絡中的一個單獨的IP地址上，同時在該地址上加上一個由NAT設備選定的TCP端口號。NAPT又分為對稱型NAT和非對稱型NAT。
對稱型NAT
對稱型NAT也叫圓錐型NAT，是指私有地址設備用同一個IP和端口去連接外面任何一臺服務器，它在NAT服務器上映射的都是同一個IP地址和端口，也就是說同一個私有地址和端口在NAT上都只有一個出口，是個一對多的關系，這個就有點像圓錐，故此得名是圓錐型NAT.圓錐形NAT又可以分為三類：完全圓錐型NAT，這種NAT會將私有地址轉換成公有地址并綁定，任何數(shù)據報文都可以通過公有地址送到私有主機地址上。從一個私有IP地址和端口來的所有請求，都映射到相同的公有IP地址和端口。并且，任何公有主機通過向映射的公有地址發(fā)送報文，都可以實現(xiàn)和私有主機進行通信。這是一種比較寬松的策略，只要建立了私有網絡的IP地址和端口與公有IP地址和端口的映射關系，所有的Internet上的主機都可以訪問該NAT之后的主機；地址限制圓錐型NAT，這種NAT會將從相同的私有IP地址和端口來的所有請求映射到相同的公有IP地址和端口。但是與完全圓錐型NAT不同，當且僅當私有主機之前已經向公有主機發(fā)送過報文，此時公有主機才能向私有主機發(fā)送報文；端口限制圓錐型NAT，這種NAT與地址限制圓錐型NAT類似，但是更為嚴格，端口受限圓錐型NAT增加了端口號的限制。當前，僅當私有主機之前已經向公有主機發(fā)送了報文，公有主機才能和此私有主機通信。
圓錐NAT主要部署與用戶對應用體驗非常敏感的地方，如P2P下載，由于破壞了端到端的網絡模型，如果應用不支持NAT穿越協(xié)議，由公網側發(fā)起對NAT后私網的下載報文將被NAT設備丟棄，部署圓錐NAT將改善這種情況。目前各種UDP協(xié)議也考慮了NAT設備，一些基于UDP協(xié)議的應用自身就可以穿越NAT設備，如QQ等。地址限制圓錐型NAT及端口限制圓錐NAT，這兩種NAT無非就是對外部設備的IP及端口進行進一步的限制，如限制圓錐NAT就是對PC的IP地址進行限制，只有PC的所有端口才可以對這地址及端口進行訪問，而端口限制圓錐NAT就是對端口進行限制，所有PC的端口只有一個，不像圓錐NAT對所有的IP及端口都沒有限制。
非對稱型NAT
圓錐型NAT也可以叫做非對稱型NAT，與之對應的就是對稱型NAT.對稱型NAT是指把所有來自相同私有IP地址和端口號，到特定目的IP地址和端口號的請求映射到相同的公有IP地址和端口。如果同一主機使用不同的源地址和端口對，發(fā)送的目的地址不同，則使用不同的映射。只有收到了一個IP包的公有主機才能夠向該私有主機發(fā)送回一個UDP包。對稱的NAT不保證所有會話中的私有地址、私有端口和公有IP，公有端口之間綁定的一致性。相反，它為每個新的會話分配一個新的端口號。
根據以往的介紹，可以將NAT做一個大致的分類，如圖所示：
圖 NAT分類
當然，NAT技術還不止這些，比如還有花生殼NAT-DDNS技術，這是國內知名品牌花生殼推出的NAT技術。NAT-DDNS利用動態(tài)域名服務（DDNS）和網絡地址轉換（NAT）的服務器實現(xiàn)公私網動態(tài)映射方法。NAT-DDNS 實現(xiàn)難度比傳統(tǒng) DDNS 大，采用“域名+端口”的訪問方式。新花生殼服務器會記錄每個新花生殼客戶端設置的映射，為不同內網服務器的映射分配不同的訪問端口號，訪問者通過域名+端口號，就可以訪問到相應內網服務器的內容。還有NAT444、NAT64、NAT-PT等一系列NAT新功能，這里提一下NAT444，NAT444是日本NTT公司提出來的NAT新技術，是兩層NAT44的簡稱，屬于IPV6過渡技術的一種，它采用端口塊分配方式，可以從根本上解決用戶的溯源問題。
NAT是數(shù)據中心網絡必備設備之一，除非數(shù)據中心獲得的公有地址是充足的，或者數(shù)據中心完全作為內網使用，與外網隔離，只要不是這樣的情況，就需要部署NAT設備。NAT設備往往會部署在數(shù)據中心的網絡出口處，所有從數(shù)據中心內部訪問外部，或者從外部訪問數(shù)據中心內部的流量都要經過NAT設備，由NAT設備完整內外網地址的映射。顯然，NAT設備的表項非常關鍵，一旦NAT出現(xiàn)問題，往往造成內外網之間的業(yè)務互通出現(xiàn)問題，相互地址的對應關系找不到，所以一般對于NAT設備數(shù)據中心都會做備份，將NAT數(shù)據在多臺設備上做備份，萬一其中的部分設備發(fā)生故障，還可以由其它設備接管，完成內外網的地址映射。
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本文標題：穿透數(shù)據中心網絡的NAT大法
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