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近年來己英，隨著Internet的迅猛發(fā)展作郭，連入Internet的主機數(shù)量成倍增長陨囊。由于最初設(shè)計Internet的時候并沒有考慮到需要支持這么大的規(guī)模，因而Internet使用的Ipv4協(xié)議中IP地址的長度選擇了32位夹攒，它可以使IP包的格式很好地對齊蜘醋；但是，目前IP地址的短缺已經(jīng)成為Internet面臨的最大問題之一咏尝。
為了解決IP地址短缺的問題压语，人們提出了許多解決方案，nternet能夠支持到新一代IP協(xié)議Ipv6的出臺编检。在眾多的解決方案中胎食，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT（Network Address Translation）技術(shù)提供了一種完全將私有網(wǎng)和公共網(wǎng)隔離的方法，從而得到了廣泛的應用允懂。圖1 NAT工作原理示意圖1 NAT技術(shù)
NAT技術(shù)的基本功能就是厕怜，用1個或幾個IP地址來實現(xiàn)1個私有網(wǎng)中的所有主機和公共網(wǎng)中主機的IP通信。NAT技術(shù)可為TCP蕾总、UDP以及ICMP數(shù)據(jù)包提供透明轉(zhuǎn)發(fā)粥航。
1.1 NAT工作原理
NAT的基本工作原理是，當私有網(wǎng)主機和公共網(wǎng)主機通信的IP包經(jīng)過NAT網(wǎng)關(guān)時生百，將IP包中的源IP或目的IP在私有IP和NAT的公共IP之間進行轉(zhuǎn)換递雀。
如圖1所示，NAT網(wǎng)關(guān)有2個網(wǎng)絡(luò)端口蚀浆，其中公共網(wǎng)絡(luò)端口的IP地址是統(tǒng)一分配的公共IP缀程，為202.204.65.2；私有網(wǎng)絡(luò)端口的IP地址是保留地址市俊，為192.168.1.1杨凑。私有網(wǎng)中的主機192.168.1.2向公共網(wǎng)中的主機166.111.80.200發(fā)送了1個IP包（Des=166.111.80.200,Src=192.168.1.2）。當IP包經(jīng)過NAT網(wǎng)關(guān)時摆昧，NAT會將IP包的源IP轉(zhuǎn)換為NAT的公共IP并轉(zhuǎn)發(fā)到公共網(wǎng)撩满，此時IP包（Des=166.111.80.200，Src=202.204.65.2）中已經(jīng)不含任何私有網(wǎng)IP的信息。由于IP包的源IP已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成NAT的公共IP鹦牛，響應的IP包（Des=202.204.65.2,Src=166.111.80.200）將被發(fā)送到NAT。這時勇吊，NAT會將IP包的目的IP轉(zhuǎn)換成私有網(wǎng)中主機的IP曼追，然后將IP包（Des=192.168.1.2，Src=166.111.80.200）轉(zhuǎn)發(fā)到私有網(wǎng)汉规。對于通信雙方而言礼殊，這種地址的轉(zhuǎn)換過程是完全透明的。
1.2 NAPT技術(shù)
由于NAT實現(xiàn)是私有IP和NAT的公共IP之間的轉(zhuǎn)換针史，那么晶伦，私有網(wǎng)中同時與公共網(wǎng)進行通信的主機數(shù)量就受到NAT的公共IP地址數(shù)量的限制。為了克服這種限制啄枕，NAT被進一步擴展到在進行IP地址轉(zhuǎn)換的同時進行Port的轉(zhuǎn)換婚陪，這就是網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換NAPT（Network Address Port Translation）技術(shù)。
NAPT與NAT的區(qū)別在于频祝，NAPT不僅轉(zhuǎn)換IP包中的IP地址泌参，還對IP包中TCP和UDP的Port進行轉(zhuǎn)換。這使得多臺私有網(wǎng)主機利用1個NAT公共IP就可以同時和公共網(wǎng)進行通信常空。
如圖2所示沽一，私有網(wǎng)主機192.168.1.2要訪問公共網(wǎng)中的Http服務器166.111.80.200。首先漓糙，要建立TCP連接铣缠，假設(shè)分配的TCP Port是1010，發(fā)送了1個IP包（Des=166.111.80.200:80,Src=192.168.1.2:1010）,當IP包經(jīng)過NAT網(wǎng)關(guān)時昆禽，NAT會將IP包的源IP轉(zhuǎn)換為NAT的公共IP蝗蛙，同時將源Port轉(zhuǎn)換為NAT動態(tài)分配的1個Port。然后为狸，轉(zhuǎn)發(fā)到公共網(wǎng)歼郭，此時IP包（Des=166.111.80.200：80，Src=202.204.65.2:2010）已經(jīng)不含任何私有網(wǎng)IP和Port的信息辐棒。由于IP包的源IP和Port已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成NAT的公共IP和Port病曾，響應的IP包（Des=202.204.65.2:,Src=2010166.111.80.200:80）將被發(fā)送到NAT。這時NAT會將IP包的目的IP轉(zhuǎn)換成私有網(wǎng)主機的IP漾根，同時將目的Port轉(zhuǎn)換為私有網(wǎng)主機的Port泰涂，然后將IP包（Des=192.168.1.2:1010，Src=166.111.80.200:80）轉(zhuǎn)發(fā)到私網(wǎng)辐怕。對于通信雙方而言逼蒙，這種IP地址和Port的轉(zhuǎn)換是完全透明的。
