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Unit 11

Unit 11. 网络地址转换 (NAT). 实验目的 了解 NAT 的工作原理。 实验内容 了解 NAT 的工作原理，实现由内网通过 NAT 访问因特网；端口映射. 什么是 NAT. NAT 是 Network Address Translation( 网络地址转换 ) 的缩略语，是使用一台路由器在你的专用网络中的 PC 之间实现互连网接入共享的一种技术，尽管那些 PC 没有一个合法的公共 IP 地址 NAT 路由器有 硬件 软件 要用作 NAT 路由器的服务器必须要安装两个网卡。其中一个网卡连接到互联网，另一个网卡连接到专用网

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  1. Unit 11 网络地址转换(NAT) • 实验目的 • 了解NAT的工作原理。 • 实验内容 • 了解NAT的工作原理，实现由内网通过NAT访问因特网；端口映射 上海师范大学数理信息学院

  2. 什么是NAT • NAT是Network Address Translation(网络地址转换)的缩略语，是使用一台路由器在你的专用网络中的PC之间实现互连网接入共享的一种技术，尽管那些PC没有一个合法的公共IP地址 • NAT路由器有 • 硬件 • 软件 • 要用作NAT路由器的服务器必须要安装两个网卡。其中一个网卡连接到互联网，另一个网卡连接到专用网 • 当内部网络客户端发送 Internet 连接请求时，NAT 协议驱动程序将截获该请求，并将其转发到目标 Internet 服务器。所有请求看上去都像是来自 NAT 服务器的外部 IP 地址。此过程隐藏了您的内部 IP 地址配置 上海师范大学数理信息学院

  3. IP地址解析的考虑 • 连接到互联网的一个网卡必须指定一个互联网服务提供商(ISP)向你提供的IP地址 • 连接到你的专用网络的网卡可以使用192.168.x.x的地址段 • 建议设立一个DHCP服务器，让这个服务器从你选择的地址段中为你的网络中的工作站分配地址 • 必须为连接到你的专用网的NAT服务器中的网卡分配静态地址 • 必须让默认网关地址与你分配给你的NAT服务器的专用网地址相匹配 • 如果自己的DNS服务器，可使用你的互联网服务提供商的DNS服务器的地址。不过，如果你的网络正在运行活动目录，那么，你已经拥有了一台DNS服务器，你应该使用它的地址。然后，你可以在这台DNS服务器上设置一个转发器，这样，任何没有解析的请求都将转发到你的互联网服务提供商的DNS服务器。 • 让客户机指向你的DNS服务器而不是你的互联网服务提供商的DNS服务器 上海师范大学数理信息学院

  4. Inside Outside SA 192.168.0.1 SA 61.129.78.23 NAT Internet NAT的技术背景 • NAT可以缓解IP地址耗尽的问题 • NAT对于用户是透明的 • 使具有私有地址的主机可与互联网上的其它主机通讯 • 可以让具有重叠IP地址的主机之间进行通讯 • 可以使用多台服务器进行负载均衡 上海师范大学数理信息学院

  5. NAT技术的优缺点 • 优点 • 节省了公网上的合法IP地址 • 避免发生地址复用 • 增强了连接到internet的灵活性 • 网络变动时不必重新分配IP地址 • 缺点 • 地址转换会引起交换上的延迟 • 无法进行端到端的IP路由追踪 • 导致某些应用无法工作 上海师范大学数理信息学院

  6. Inside Outside Packet 1 Source=192.168.0.1 Destination=61.0.0.1 Packet 1 Source=202.106.0.1 Destination=61.0.0.1 NAT A B Packet 2 Source=61.0.0.1 Destination=192.168.0.1 Packet 2 Source=61.0.0.1 Destination=202.106.0.1 192.168.0.1 61.0.0.1 NAT的基本功能 • 应用了NAT功能的路由器将私有网络地址192.168.0.1转换成公网地址202.106.0.1 • 应用了NAT功能的路由器可以同时转换数据报文的源和目的IP 上海师范大学数理信息学院

  7. NAT常用术语 • 内部本地地址（inside local） • 只能在本地网络中路由的地址，是本地网络的真实地址 • 内部全局地址（inside global） • 可以在外部网络中路由的地址，供内部主机做地址转换 • 外部本地地址（outside local） • 只能在本地网络中路由的地址，供外部主机做地址转换 • 外部全局地址（outside global） • 可以在全局网络中路由的地址，是外部网络的真实地址 • 地址池（address pool） • 可用于转换的地址的集合 上海师范大学数理信息学院

  8. NAT的转换过程 注意 ：使用 w1.x1.y1.z1和 w2.x2.y2.z2用来将有效的公用 IP 地址表示为是由ISP 分配的 • 192.168.0.10 用户使用 Web 浏览器连接到 w2.x2.y2.z2 的 Web 服务器 • 目标 IP 地址：w2.x2.y2.z2 源 IP 地址： 192.168.0.10 • 目标端口：TCP 端口 80 源端口：TCP 端口 1025 上海师范大学数理信息学院

  9. NAT的转换过程 • 此 IP 数据包转发到 NAT 协议，它将传出的数据包地址转换成下面的形式 • 目标 IP 地址：w2.x2.y2.z2 • 源 IP 地址：w1.x1.y1.z1 • 目标端口：TCP 端口 80 • 源端口：TCP 端口 5000 • NAT 协议在表中保留了 {192.168.0.10， TCP 1025} 到 {w1.x1.y1.z1， TCP 5000} 的映射 上海师范大学数理信息学院

  10. NAT的转换过程 • 转发的 IP 数据包是通过 Internet 发送的。响应通过 NAT 协议发回和接收。当接收时，数据包包含下面的公用地址信息 • 目标 IP 地址：w1.x1.y1.z1 • 源 IP 地址：w2.x2.y2.z2 • 目标端口：TCP 端口 5000 • 源端口：TCP 端口 80 上海师范大学数理信息学院

  11. NAT的转换过程 • NAT 协议检查转换表，将公用地址映射到专用地址，并将数据包转发给位于 192.168.0.10 的计算机。转发的数据包包含以下地址信息 • 目标 IP 地址： 192.168.0.10 • 源 IP 地址：w2.x2.y2.z2 • 目标端口：TCP 端口 1025 • 源端口：TCP 端口 80 • 对于来自 NAT 协议的传出数据包，源 IP 地址（专用地址）被映射到 ISP 分配的地址（公用地址），并且 TCP/UDP 端口号也会被映射到不同的 TCP/UDP 端口号。 • 对于到 NAT 协议的传入数据包，目标 IP 地址（公用地址）被映射到源 Intranet 地址（专用地址），并且 TCP/UDP 端口号被重新映射回源 TCP/UDP 端口号 上海师范大学数理信息学院

  12. 2 NAT table Inside Local IP Inside Global IP Outside Global Protocol 6 Address: Port Address: Port IP Address: Port TCP 10.1.1.3:1492 202.106.0.1:1492 199.48.7.1:23 TCP 10.1.1.2:1723 202.106.0.1:1723 199.48.7.1:23 TCP 10.1.1.1:1024 202.106.0.1:1024 199.48.7.1:23 NAT的其它应用－PAT Inside Outside 4 • 多个私网地址利用一个公网地址访问internet，以端口号做为不同session的标识 DA 202.106.0.1 5 3 DA 10.1.1.1 SA 202.106.0.1 199.48.7.1 10.1.1.3 Internet 10.1.1.2 1 SA 10.1.1.1 10.1.1.1 上海师范大学数理信息学院

  13. NAT的其它应用－TCP负载均衡 Inside Outside 1 • 多台镜像的服务器对外显示为一台虚拟服务器，路由器将流量均衡到真实的服务器上 HTTP DA 61.1.1.127 3 5 DA 10.1.1.1 SA 61.1.1.127 199.48.7.1 10.1.1.3 Internet 4 10.1.1.2 SA 10.1.1.1 NAT table 2 Inside Global IP Inside Local IP Outside Global Protocol 6 Address: Port Address: Port IP Address: Port 10.1.1.1 TCP 10.1.1.1:80 61.1.1.127:80 199.48.7.1:3058 TCP 10.1.1.2:80 61.1.1.127:80 202.74.3.9:4371 Virtual Server 61.1.1.127 TCP 10.1.1.3:80 61.1.1.127:80 199.48.7.1:3062 上海师范大学数理信息学院

  14. Windows中配置 NAT 服务器 • 开始 管理工具 路由和远程访问 上海师范大学数理信息学院

  15. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  16. Windows中配置 NAT 服务器 连接到外部网络(通常是互联网)的网络接口 需要的拨号接口是一种功能，能够让Windows在需要外部连接的时候建立一个拨号网络连接 这个防火墙将阻止不必要的通信进入网络，如需要批准外部用户访问网络上的某些服务，可选择设置端口转发，让数据包穿过防火墙达到指定的网络资源 上海师范大学数理信息学院

  17. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  18. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  19. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  20. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  21. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  22. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  23. Windows中配置 NAT 服务器 表示内部网络接口的接口 上海师范大学数理信息学院

  24. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  25. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  26. Windows中配置 NAT 服务器 表示外部网络接口的接口 上海师范大学数理信息学院

  27. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  28. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  29. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  30. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  31. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  32. Windows中配置 NAT 服务器 • NAT 服务器还可以代表 NAT 客户端执行域名系统 (DNS) 查询。路由和远程访问 NAT 服务器对包括在客户端请求中的 Internet 主机名进行解析，然后将该 IP 地址转发给客户端 • 要配置路由和远程访问 NAT 服务器以分配 IP 地址并代表内部网络客户端执行代理 DNS 查询 上海师范大学数理信息学院

  33. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  34. Windows中配置 NAT 服务器 上海师范大学数理信息学院

  35. Windows中配置 NAT 服务器 使用请求拨号接口连接到 Internet 要拨号的接口 上海师范大学数理信息学院

  36. Windows中配置 NAT 客户机 • 右击“网上邻居” 属性 右击网卡 属性 NAT服务器的IP地址 上海师范大学数理信息学院

  37. 练习一 私有网 202.121.1.11 switch WWW服务器，可设计一个网页发布 交叉线 192.168.1.1 IE能访问WWW服务器发布的网页 NAT服务器 192.168.1.2 192.168.1.3 上海师范大学数理信息学院 202.121.1.77

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