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前言 这是我在这个网站整理的笔记,有错误的地方请指出关注我接下来还会持续更新。 作者神的孩子都在歌唱 随着互联网的普及和发展IP 地址的需求量迅速增加。尤其是 IPv4 地址由于其有限的地址空间最多约 43 亿个地址很快就面临了严重的短缺问题。这一问题对全球互联网的发展构成了挑战。为了解决这一问题NAT网络地址转换Network Address Translation 技术应运而生并成为缓解 IPv4 地址短缺的一个重要解决方案。
一. NAT 技术概述
NATNetwork Address Translation 是一种网络地址转换技术它允许私有网络中的多个设备共享一个公有 IP 地址与外部网络进行通信。NAT 会将私有 IP 地址内网地址转换为公有 IP 地址并在返回数据包时进行反向转换从而实现内外网的通信。这一技术是在IPv4路由器中实现。
1.1 NAT 的工作原理
NAT 工作时主要通过以下几个步骤来转换 IP 地址
内网设备发送请求当内网设备如计算机或手机向外部网络发起连接时它会使用私有 IP 地址如 192.168.1.x作为源地址。路由器进行地址转换内网中的路由器接收到数据包后会将源 IP 地址从私有地址如 192.168.1.x转换为公有 IP 地址如 203.1.112.3。同时它会在 NAT 表中记录这个转换映射即哪个私有 IP 地址和端口对应哪个公有 IP 地址和端口。外网服务器返回数据外部服务器例如 Web 服务器向公有 IP 地址发送响应数据路由器会通过 NAT 表找到正确的内网设备并将数据包的目标地址转换为内网设备的私有地址。内网设备接收数据内网设备接收到返回的数据后通过 NAT 将私有 IP 地址还原为正确的通信地址完成数据传输。 1.2 NAT 通过共享公有 IP 地址解决地址短缺
NAT 技术的核心优势在于它允许多个内网设备共享一个公有 IP 地址进行外部通信从而大大节省了公有 IP 地址的使用。通过 NAT内网设备在外部网络上只有一个统一的公有 IP 地址而不需要为每个设备分配独立的公有 IP 地址。
例如一个家庭或小型企业可以使用一个公有 IP 地址连接到互联网而其中的多个设备如计算机、智能手机、打印机等可以通过 NAT 技术共享该 IP 地址互相通信并访问互联网。
二. NAT 的类型
NAT 技术有多种实现方式以下是常见的几种类型
2.1 静态 NATStatic NAT
静态 NAT 是一对一的映射关系即每个私有 IP 地址都被映射到一个唯一的公有 IP 地址。这种方式适用于需要从外部网络访问内部设备的情况比如 Web 服务器或邮件服务器。
优点简单、固定易于配置。缺点每个私有 IP 地址都需要一个公有 IP 地址无法充分利用公有 IP 地址资源。
2.2 动态 NATDynamic NAT
动态 NAT 是多对多的映射关系。当内网设备发起连接时路由器会从一个公有 IP 地址池中为其分配一个公有 IP 地址。这个分配是动态的映射关系可以随着时间变化。
优点较为灵活适用于大部分场景。缺点每个内网设备只有在需要时才会分配一个公有 IP 地址但一旦映射关系结束这个公有 IP 地址就可以被其他设备使用。
2.3 网络地址端口转换NAPTNetwork Address Port Translation
NAPT 通常用于将多个内网设备的私有 IP 地址转换成一个公有 IP 地址并利用不同的 端口号 区分不同的连接。它大大减少了对公有 IP 地址的需求成为 IPv4 地址短缺问题的主要解决方案。 作者神的孩子都在歌唱 本人博客https://blog.csdn.net/weixin_46654114 转载说明务必注明来源附带本人博客连接
