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企业网配置必备技术!15张图详解,小白都能秒懂

2011年2月3日中国农历新年, IANA对外宣布:IPv4地址空间最后5个地址块已经被分配给下属的5个地区委员会。2011年4月15日,亚太区委员会APNIC对外宣布,除了个别保留地址外,本区域所有的IPv4地址基本耗尽。NAT通常部署在一个组织的网络出口位置,通过将内部网络IP地址替换为出口的IP地址提供公网可达性和上层协议的连接能力。这个时候,重点来了,由于192.168.1.1占用着100

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2011年2月3日中国农历新年, IANA对外宣布:IPv4地址空间最后5个地址块已经被分配给下属的5个地区委员会。2011年4月15日,亚太区委员会APNIC对外宣布,除了个别保留地址外,本区域所有的IPv4地址基本耗尽。NAT通常部署在一个组织的网络出口位置,通过将内部网络IP地址替换为出口的IP地址提供公网可达性和上层协议的连接能力。这个时候,重点来了,由于192.168.1.1占用着100.1,则别人无法再使用这个100.1,直到192.168.1.1不再发包后的24小时之后,则可以把100.1给别人。但是并没有解决,多人同时上网的问题,所以废掉。


文章开头,先提一个小问题:你认为,一个企业网的基本配置有哪些?

有小白会疑惑,企业网络和家庭网络有啥区别?


又或者是:家里的网络不就是一个网线+路由器吗,企业能多复杂?


这就是对咱网工的世界一无所知的最佳案例。


每个企业架构是不同的,网络工程师需要确定的东西很多,比如防火墙模式、交换机类型、网关位置等等。


而在这其中,有一个企业网必备技术,就是NAT。


企业网配置必备技术!15张图详解,小白都能秒懂


2011年2月3日中国农历新年, IANA对外宣布:IPv4地址空间最后5个地址块已经被分配给下属的5个地区委员会。


2011年4月15日,亚太区委员会APNIC对外宣布,除了个别保留地址外,本区域所有的IPv4地址基本耗尽。


正是在这样一个背景之下,救世主NAT(网络地址转换)闪亮登场。


NAT是一项神奇的技术,说它神奇就在于,它的出现几乎使IPv4起死回生。


01

NAT是个啥?


NAT(Network Address Translations)网络地址转换,就是替换IP报文头部的地址信息。


NAT通常部署在一个组织的网络出口位置,通过将内部网络IP地址替换为出口的IP地址提供公网可达性和上层协议的连接能力。


觉得NAT抽象?让你“身临其境”一下。现在打开电脑操作:


(1)打开命令行输入ipconfig查询IP地址

(2)打开百度,输入IP查询,查询IP地址


企业网配置必备技术!15张图详解,小白都能秒懂


你会发现一个很奇妙的事情,这俩IP查出来居然是不同的企业网配置必备技术!15张图详解,小白都能秒懂


其实是因为,ipconfig查出来的是你本机的IP地址,也就是内网私有地址,此类地址仅在局域网使用,不能联通外网。


百度查出来的地址是你上网的公有地址,也许并不是你主机的地址,而是电信或联通分给你的地址,用于连接互联网。


NAT主要就是用来实现公私有IP地址的转换的,所以,一般是路由器或者防火墙上来完成,不建议在三层交换机上配置。



02

NAT原理给你捋捋


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你看上面这张图:


192.168想访问200.2,到路由器后,路由或者三层设备将192.168映射到外网地址,也就是换成外网地址200.1,外网地址(公网地址是需要到运营商购买的,你买的宽带,其实付得是租用公网IP地址的钱)。


200.1 访问 200.2 ,到服务器所在路由后,200.1也是不能直接访问200.2的内网服务器,所以这时候,也需要做地址转换,200.1 换成172.16。


最后,200.1 访问到了172.16,也就是192.168访问到200.1。


回包的时候,道理一样,一出一进,做两次地址映射(地址转换)。


其实,网络地址转换就是,解封装三层包头,更换源IP或者目标IP。


顺便说一嘴,mac地址也会改变,但不是因为NAT,mac地址过个路由就会变一次。


03

NAT的分类

三张图搞定


01 静态NAT(静态映射)


手动写入IP地址映射条目,配置NAT表,一个内网地址对应着一个外网地址。


举个例子,192.168 对应 1.1。


当192.168向外网发包,则过路由的时候,会根据静态NAT表,将192.168更换为1.1。


缺点:内网这么多人,一个内网IP对应一个外网IP,我得花多少钱,买多少个公网ip才够使。


动态NAT解决了这个问题,请往下看。


路由器并不会想防火墙一样,有策略,阻止私网IP,私网IP会过路由跑到公网上去,但是公望路由不认识私网IP,所以私网IP也就废掉了,直接丢弃。


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02 动态NAT (动态映射)


一个网段对 一个外网地址,举个例子:


192.1681.0/24 这个网段对应着 100.1;
192.168.1.1来了。


在NAT地址转换里,形成了一条映射(条目),就是,192.168.1.1映射100.1。


这个时候,重点来了,由于192.168.1.1占用着100.1,则别人无法再使用这个100.1,直到192.168.1.1不再发包后的24小时之后,则可以把100.1给别人。


别人无法使用的原因是,如果别人也在使这个100.1, 回包回不来。


但是并没有解决,多人同时上网的问题,所以废掉。


但是PAT解决了这个问题。

03 端口网络地址转换PAT( port address translation


道理很简单,在ip地址的基础上,在加上端口号,加以区分。


举个例子:


192.168.1.0/24,这个网段映射到外网ip100.1。


192.168.1.1这个ip向外网发了一个http的包,过路由器的时候,路由器随机配置了端口号,192.168.1.1 :1000 — 100.1.1.1:100。


只要这个ip地址的这个端口号 一直占用着 100.1.1.1 的这个端口号,则别人就不能再使用100.1.1.1:100 这个IP+端口号。


其实就是加上端口号,进行复用,用端口号,加以区分每个私网IP的对应相同公网IP。


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192.168.1.1:1000, 1000和1000.1.1.1:100
1000和100这两个端口号是路由器配置的临时端口,这个端口范围0-65535,如果过了这个范围的话,再有人上网的话,只能候着了。


NAT地址转换表


只有由内网 往 外网走的时候,会生成NAT地址转换表中新的条目;


外网向内网走的时候,是根据NAT转换表,进行回包。


以上解决的问题是,员工内网访问外网,地址转化问题。


以下解决的问题是,外面人外网访问内网,地址转化问题。


04 PAT + 静态NAT (静态PAT 端口映射)


端口映射


把内网的某个端口映射出去,叫做端口映射。


一般公司都会准备两个以上的外网网址,一个用于,内网去外网,另外一个,用于外网访问内网服务器。


外网访问内网服务器的解决方案,再来举个例子:


将100.2的ip和端口映射到100.1的ip上,同时,加上80端口限制,这就叫做静态pat,其实就是,静态nat+pat,也叫端口映射。


举例①


S 192.3 — 100.2 80—80
S 182.4 — 100.2 23—23(rdp)remote destop protocol
不同服务器 映射到 外网同一个IP上


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举例②


S 192.3 — 100.2 80—80
S 192.4 — 100.2 80—81


内网两台服务器,都想开80端口,则由于,外网ip一样,所有端口号就不能一样了。


这个缺点很明显了,外网需要访问100.2:81 ,加上81端口,才能访问到 192.4。


05 VIP 虚拟公网IP地址 Vritual IP


100.2 就叫做虚拟IP地址,因为,它们本身不配在路由器上,而是映射到内网服务器上,所以叫做虚拟IP地址。


我们通过一个例子,来说说作用:


A公司的内网有100台电脑,网段为192.168.1.0/24,某些电脑需要访问互联网,但是内网地址是无法访问到互联网,怎么办呢?


公司有拉了一条联通的专线连接到防火墙,专线的ip地址为58.1.1.1,此时我们将内网的某些192.168.1.x地址通过NAT转换成58.1.1.1就可以访问到互联网。


企业网配置必备技术!15张图详解,小白都能秒懂看到这里如果还有不解的地方,这里还有更简单粗暴的解释,直接用3张图解释一下它们的原理和不同


静态NAT


最重要的特点是一对一,而且是静态指定的(一个内网ip对应一个外网ip是固定好的),常用于将内网服务器的ip地址映射到外网ip。


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动态NAT


特点是多个内网ip组成的地址池,指向到多个外网ip组成的地址池,当内网ip需要访问外网时,就从外网ip地址池中取一个外网ip地址(每次取的ip地址可能不同),两个地址池中的ip个数可以不同。


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PAT


特点是将多个内网ip地址指向到同一个外网ip地址的不同端口,通过访问外网ip的不同端口就可以访问到内网ip。


比如:192.168.1.1 -->58.1.1.1:2233 192.168.1.2-->58.1.1.1:2234


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曾经在网上看到过这样一种言论,什么随着IPV6技术的到来,NAT已经out了。


咋说呢,技术革命一定是一步一步实现的。


肯定是先局部后整体,局部先使用IPV6,然后再逐步扩大规模,并减少IPv4的规模,这个时候,NAT技术在过渡阶段肯定是需要的。


下个阶段,网络里就会混杂着IPV4和IPV6两种地址,这个时候更需要NAT技术了,谈何out?


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