一、原理概述
早在20世紀90年代初,有關RFC文檔就提出了 IP地址耗盡的可能性。IPv6技術的提出雖然可以從根本上解決地址短缺的問題,但是也無法立刻替換現有成熟且廣泛應用的IPv4網絡。既然不能立即過渡到IPv6網絡,那么必須使用一些技術手段來延長IPv4的壽命,其中廣泛使用的技術之一就是網絡地址轉換(Network Address Translation, NAT) 。NAT是將IP數據報文報頭中的IP地址轉換為另一個IP地址的過程,主要用於實現內部網絡(私有IP地址)訪問外部網絡(公有IP地址)的功能。
二、實驗場景
本實驗模擬企業網絡場景。R1是公司的出口網關路由器,公司內員工和服務器都通過交換機S1或 S2連接到R1上,R2模擬外網設備與R1直連。由於公司內網都使用私網IP地址,為了實現公司內部分員工可以訪問外網,服務器可以供外網用戶訪問,網絡管理員需要在路由器R1上配置NAT:使用靜態NAT和 NAT Outbound 技術使部分員工可以訪問外網,使用NAT Server技術使服務器可以供外網用戶訪問。
三、實驗拓撲
四、實驗編址
五、開始實驗
公司在網關路由器R1上配置訪問外網的默認路由。
配置靜態NAT
由於內網使用的都是私有1P地址,員工無法直接訪問公網。現需要在網關路由器R1上配置NAT地址轉換,將私網地址轉換為公網地址。
(存在的問題:Ensp中路由器的選擇,Router類型的不支持NAT,選擇AR類型的就行了)
配置完成后,在 R1上查看NAT靜態配置信息,並在PC1上使用ping命令測試與 外網的連通性。
可以觀察到,PC1通過靜態NAT地址轉換己經可以成功訪問外網。在路由器R1的GE 0/0/0接口上抓包查看NAT地址轉換是否成功,結果如圖所示。
可以觀察到R 1已經成功把來自PC1的ICMP報文的源地址172.16.1.1轉換成公網地址202.169.10.5。
在R2上使用環回口 Loopback 0 模擬外網用戶訪問PC1並在PC1的E 0/0/1接口上抓包觀察
可以觀察到由於PC1的私網地址被轉換為唯一的公網地址,外網用戶也能主動訪問 PC1,旦數據包在經過R 1 進入內網的時候,R1把 目 的 IP 轉換為與公網地址202.169.10.5對應的私網地址172.16.1.1發給PC1。
配置動態NAT
公司內市場部的員工都需要能夠訪問外網。市場部使用私網IP地址172.17.1.0/24網段,網絡管理員使用公網地址池202.169.10.50〜202.169.10.60為市場部員工做NAT轉換。
在 R1上使用nat addres-group命令配置NAT地址池,設置起始和結束地址分別為202.169.10.50和 202.169.10.60。
配置acl控制,rule 5是以5為間隔設置規則
使用PC-2測試與外網的連通性,並 在 R1的接口 GE 0/0/0上抓包觀察地址轉換情況
可以看到來自PC2的1CMP數據包在 R1的GE 0/0/0接口上源地址172.17.1.2被替換為地址池中第一個地址202.169.10.57,且一直在動態變化。
配置 NAT Easy-IP
由於公司發展人員擴招,若繼續使用多對多的NAT轉換方式,就必須增加公網地址池的地址數。為了節約公網地址,網絡管理員使用多對一的Easy-IP轉換方式實現市場部員工訪問外網的需求。
Easy-IP是NAPT的一種方式,直接借用路由器出接口 IP 地址作為公網地址,將不同的內部地址映射到同一公有地址的不同端口號上,實現多對一地址轉換。配置路由器R 1的GE 0/0/0接口為Easy-IP接口。
在 R1的GE 0/0/0接口上刪除NAT Outbound配置,並使用nat outbound命令配置Easy-IP特性,直接使用接口 IP地址作為NAT轉換后的地址。
配置完成后,在 PC-2和 PC-3上使用UDP發包工具發送UDP數據包到公網地址202.169.20.1,配置好目的IP和UDP源、目的端口號后,輸入字符串數據后單擊“發送”按鈕,如圖所示
在 PC2和 PC3發送UDP數據包后,在 R1上查看NAT Session的詳細信息。
可以觀察到,源地址為172.17.1.2的UDP數據包被新源地址202.169.10.1和新源端口號10242替換,源地址為172.17.1.3的UDP數據包被新源地址202.169.10.1和新源端口號10243替換。
R1借用自身GE 0/0/0接口的公網1P地址為所有私網地址做NAT轉換,使用不同的端口號區分不同私網數據。此方式不需要創建地址池,大大節省了地址空間。
配置NAT Sever
公司內Server提供FTP服務供外網用戶訪問,配置NAT Server並使用公網IP地址 202.169.10.6對外公布服務器地址。
在R1的GE 0/0/0接口上,使用nat server命令定義內部服務器的映射表
配置完成后,在R l上查看NAT Server信息
可以看到,配置已經生效,然后開啟服務器的FTP功能,如圖
設置完服務器后,在 R2上模擬公網用戶訪問該私網服務器
公網用戶可以成功登錄公司內的私網FTP服務器