NAT原理與基本應(yīng)用培訓(xùn)膠片-20060711-A

NAT原理與基本應(yīng)用ISSUE4.0NAT技術(shù)實現(xiàn)了私網(wǎng)與公網(wǎng)的互訪，為私網(wǎng)提供了安全保障，也給公網(wǎng)帶來了安全隱患。前言學(xué)習(xí)指南開篇會介紹一些和NAT相關(guān)的基本概念重點理解NAT的入口和出口轉(zhuǎn)換流程參考資料RFC3022TraditionalIPNetworkAddressTranslator(TraditionalNAT)RFC2993ArchitecturalImplicationsofNATRFC2663IPNetworkAddressTranslator(NAT)TerminologyandConsiderationsRFC3027ProtocolComplicationswiththeIPNetworkAddressTranslator學(xué)習(xí)完此課程，您將會：NAT基本概念NAT工作原理目標(biāo)內(nèi)容介紹第1章NAT基本概念第2章NAT工作原理NAT基本概念NAT(NetworkAddressTranslator)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換，即改變IP報文中的源或目的地址的一種處理方式；使一個局域網(wǎng)中的多臺主機使用少數(shù)的合法地址訪問外部資源，也可以按照要求設(shè)定內(nèi)部的WWW、FTP、TELNET的服務(wù)提供給外部網(wǎng)絡(luò)使用；有效的隱藏了內(nèi)部局域網(wǎng)的主機IP地址，起到了安全保護的作用。NAT基本概念公有地址和私有地址私有地址是指內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)(局域網(wǎng)內(nèi)部)的主機地址，而公有地址是局域網(wǎng)的外部地址（在因特網(wǎng)上的全球唯一的IP地址）。因特網(wǎng)地址分配組織規(guī)定以下的三個網(wǎng)絡(luò)地址保留用做私有地址：-55-55-55NAT基本概念地址池地址池是由一些外部地址（全球唯一的IP地址）組合而成的，我們稱這樣的一個地址集合為地址池。在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包通過地址轉(zhuǎn)換達到外部網(wǎng)絡(luò)時，將會選擇地址池中的某個地址作為轉(zhuǎn)換后的源地址，這樣可以有效利用用戶的外部地址，提高內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)訪問外部網(wǎng)絡(luò)的能力。NAT基本概念訪問控制列表訪問列表是由ACCESS-LIST命令生成的，它依據(jù)IP數(shù)據(jù)包報頭以及它承載的上層協(xié)議數(shù)據(jù)包頭的格式定義了一定的規(guī)則，可以表示允許或者是禁止具有某些特征(包頭數(shù)據(jù)可以描述的）的數(shù)據(jù)包，地址轉(zhuǎn)換按照這樣的規(guī)則判定哪些包是被允許轉(zhuǎn)換或者是禁止轉(zhuǎn)換，這樣可以禁止一些內(nèi)部的主機訪問外部網(wǎng)絡(luò)，提高一些網(wǎng)絡(luò)的安全性問題。有關(guān)的詳細(xì)概念可以參考防火墻中的有關(guān)內(nèi)容。NAT基本概念轉(zhuǎn)換關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換關(guān)聯(lián)就是將一個地址池和一個訪問列表關(guān)聯(lián)起來，這種關(guān)聯(lián)指定了“具有某些特征的IP報文”是使用“這樣的地址池中的地址”，而另一些可能是使用另外一個地址池中的地址。在地址轉(zhuǎn)換時，是根據(jù)這樣的對應(yīng)進行地址轉(zhuǎn)換的。當(dāng)一個內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包文發(fā)往外部網(wǎng)絡(luò)時，首先根據(jù)訪問列表判定是否是允許的數(shù)據(jù)包，然后根據(jù)轉(zhuǎn)換的關(guān)聯(lián)找到于之相對應(yīng)的地址池，我們就可以把源地址轉(zhuǎn)換成這個地址池中的某一個地址，完成地址轉(zhuǎn)換。NAT基本概念內(nèi)部服務(wù)器映射表內(nèi)部服務(wù)器映射表是由NATSERVER命令配置的，允許用戶依照自己的需要提供內(nèi)部服務(wù)。在轉(zhuǎn)換時，根據(jù)用戶的配置查找外部數(shù)據(jù)包的目的地址，如果是訪問內(nèi)部的服務(wù)器，則轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的內(nèi)部服務(wù)器的目的地址和端口，達到訪問內(nèi)部服務(wù)器的目的。還原時對源地址進行查找，判斷是否是從內(nèi)部服務(wù)器出去的報文，如果是將源地址轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的外部地址。內(nèi)容介紹第1章NAT基本概念第2章NAT工作原理NAT的基本工作原理NAT在系統(tǒng)中的位置NAT的基本工作原理NAT基本工作原理（以出口NAT為例）在IP層的出口處調(diào)用NATNAT的基本工作原理在IP層的入口出調(diào)用NATNAT的基本工作原理透明的地址分配靜態(tài)的地址分配指一個特定的主機使用固定的地址訪問外部的網(wǎng)絡(luò)。動態(tài)的地址分配是指NAT在一些地址中挑選一個地址，做為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的主機訪問外部網(wǎng)絡(luò)的IP地址。無論是那種，地址的分配應(yīng)該對用戶來說是透明的。NAT的基本工作原理NAT的基本工作方式：NAT－一對一的地址轉(zhuǎn)換PAT－多對一的地址轉(zhuǎn)換NPAT－多對多的地址轉(zhuǎn)換NAT的基本工作原理NAT方式NAT的基本工作原理NAT方式在出方向上轉(zhuǎn)換IP報文頭中的源IP地址，而不對端口進行轉(zhuǎn)換。在私有網(wǎng)絡(luò)地址和外部網(wǎng)絡(luò)地址之間建立一對一映射，實現(xiàn)比較簡單只轉(zhuǎn)換IP報文頭中的IP地址，所以適用于所有IP報文轉(zhuǎn)換NAT的基本工作原理PAT方式(0:1001-6:23)------>(00:12964-6:23)(6:23-00:12964)------>(6:23-0:1001)NAT的基本工作原理PAT方式PAT（PortAddressTranslation）方式的地址轉(zhuǎn)換利用了TCP/UDP協(xié)議的端口號，進行地址轉(zhuǎn)換。PAT方式的地址轉(zhuǎn)換是采用了“地址＋端口”的映射方式，因此可以使內(nèi)部局域網(wǎng)的許多主機共享一個IP地址訪問Internet。在私有網(wǎng)絡(luò)地址和外部網(wǎng)絡(luò)地址之間建立多對一映射。不同的內(nèi)部網(wǎng)地址，轉(zhuǎn)換時采用相同的公網(wǎng)地址，并依靠不同的端口號來區(qū)分每一個內(nèi)部網(wǎng)主機。NAT的基本工作原理NPAT方式(0:1001-6:23)------>(00:12964-6:23)(:2001-7:25)(6:23-00:12964)------>(6:23-0:1001)(7:25-:2001)NAT的基本工作原理NPAT方式NPAT（Nat&PortAddressTranslation）方式的地址轉(zhuǎn)換也是利用了TCP/UDP協(xié)議的端口號，進行地址轉(zhuǎn)換。私網(wǎng)地址和公網(wǎng)地址之間建立了多對多的映射關(guān)系。NPAT方式也是采用“地址＋端口”的映射關(guān)系，因此可以使內(nèi)部局域網(wǎng)的多個主機共享多個IP地址訪問Internet。NAT的基本工作原理內(nèi)部服務(wù)器內(nèi)部服務(wù)器是一種反相的地址轉(zhuǎn)換。地址轉(zhuǎn)換屏蔽了內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的主機，而內(nèi)部服務(wù)器可以提供外部網(wǎng)絡(luò)訪問內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)?？梢耘渲肳WW、FTP、Telnet等服務(wù)。內(nèi)部服務(wù)器映射表是由NATSERVER命令配置的，在轉(zhuǎn)換時，根據(jù)用戶的配置查找外部數(shù)據(jù)包的目的地址，如果是訪問內(nèi)部的服務(wù)器，則轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的內(nèi)部服務(wù)器的目的地址和端口，達到訪問內(nèi)部服務(wù)器的目的。還原時對源地址進行查找，判斷是否是從內(nèi)部服務(wù)器出去的報文，如果是將源地址轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的外部地址。NAT的基本工作原理內(nèi)部服務(wù)器NAT的基本工作原理利用ACL控制地址轉(zhuǎn)換NAT的基本工作原理支持特殊協(xié)議（ALG應(yīng)用程序網(wǎng)關(guān)）地址轉(zhuǎn)換改變了IP數(shù)據(jù)包頭的IP地址信息，如果數(shù)據(jù)報文的載荷中含有地址信息，地址轉(zhuǎn)換就需要特殊處理，除了改變IP包頭的地址信息以外還需要改變數(shù)據(jù)報文中載荷中的地址信息。比較典型的應(yīng)用是FTP目前VRPNAT平臺支持FTP、Radius、L2tp、PPTP、CMC幾種特殊的協(xié)議。以及后來支持的H.323、SMTP、DNS等。NAT的基本工作原理以FTPALG為例：在TCP的應(yīng)用FTP中，包含兩種連接：控制連接（會話）、數(shù)據(jù)連接（傳輸）。其中控制連接是用大家都熟悉的21端口的TCP連接。數(shù)據(jù)連接卻是由客戶端“發(fā)起”的，它通過控制連接“通知”服務(wù)器它已經(jīng)初始化完的端口，F(xiàn)TP服務(wù)器通過20端口（默認(rèn)情況）將數(shù)據(jù)傳送到客戶端。NAT的基本工作原理以FTPALG為例（續(xù)）：在通知服務(wù)器的時候，會用到“PORT命令”，其中在這次TCP連接的數(shù)據(jù)中是這樣的：“PORT10,110,1,2,13,23\A\D”（表示：端口=13<<8+23，地址=)，于是服務(wù)器就可以知道客戶端的數(shù)據(jù)連接的地址和端口了。在地址轉(zhuǎn)換的過程中，對于PORT命令，我們除了改變IP地址以及端口信息，同時必須改變相應(yīng)TCP中的數(shù)據(jù)，這樣才可以保證使FTP服務(wù)器端可以把數(shù)據(jù)發(fā)送到正確的客戶端。這樣，有可能會使TCP數(shù)據(jù)包的長度發(fā)生變化，所以對于PORT命令還需要對TCP數(shù)據(jù)頭中的序號（SEQUENCENUMBER）進行調(diào)整。NAT的基本工作原理NAT地址轉(zhuǎn)換的DNS運用DNS服務(wù)器處于私網(wǎng)中DNS服務(wù)器處于公網(wǎng)中NAT的基本工作原理DNS和內(nèi)部服務(wù)器使用私網(wǎng)地址由于內(nèi)部www服務(wù)器和DNS服務(wù)器都在一個私網(wǎng)內(nèi)，這樣，當(dāng)內(nèi)部DNS進行為內(nèi)部服務(wù)器進行域名到IP地址的轉(zhuǎn)換時，會得到一個內(nèi)部網(wǎng)的IP地址，然后DNS將這個內(nèi)部地址返回給外部要訪問的內(nèi)部服務(wù)器的主機。而這個地址由于是私網(wǎng)地址，所以外部網(wǎng)訪問不到。NAT的基本工作原理DNS在公網(wǎng)上，內(nèi)部主機無法使用域名訪問內(nèi)部服務(wù)器當(dāng)內(nèi)部pc通過域名訪問時，會到外部的DNS上請求IP地址，由于DNS是在外部，所以它會返回一個公網(wǎng)的地址或找不到地址。這樣導(dǎo)致內(nèi)部PC通過域名訪問時，得到是個外部的地址或者得不到地址，導(dǎo)致內(nèi)部用戶不能正常訪問內(nèi)部服務(wù)器。Qusetion：有什么好的方法可以解決DNS問題？NAT的基本工作原理以太網(wǎng)口支持地址池在以太網(wǎng)環(huán)境中，如果地址池中的地址與接口的地址在不同的網(wǎng)段上，那么可以通過添加路由的方式來解決。而如果在同一個網(wǎng)段上，則對方不會缺省的將報文發(fā)送到此設(shè)備上，因為對方發(fā)現(xiàn)這是一個同網(wǎng)段的地址，會發(fā)送ARP請求，如果得不到響應(yīng)，將認(rèn)為這個地址不存在，當(dāng)然報文將無法到達本端。因此需要對以太網(wǎng)接口做特殊處理，使得當(dāng)?shù)刂烦刂械牡刂泛徒涌诘牡刂吩谕粋€網(wǎng)段也可以支持。NAT的基本工作原理以太網(wǎng)口支持地址池（續(xù)）如果一個ARP請求報請求的地址不是以太網(wǎng)接口的IP地址，ARP模塊將這個ARP請求丟棄，現(xiàn)在NAT模塊提供一個函數(shù)，根據(jù)地址、接口判斷這個地址是否是在這個接口上的一個地址池中的地址。如果是，告訴ARP對這個IP地址發(fā)送ARP應(yīng)答，MAC地址就是這個以太網(wǎng)接口的MAC地址。NAT的基本工作原理支持多個方向上負(fù)載分擔(dān)應(yīng)用NAT基本工作原理地址轉(zhuǎn)換的優(yōu)點：地址轉(zhuǎn)換可以使內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)用戶方便的訪問Internet。地址轉(zhuǎn)換可以使內(nèi)部局域網(wǎng)的許多主機共享一個IP地址上網(wǎng)。地址轉(zhuǎn)換可以屏蔽內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的用戶，提高內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性。地址轉(zhuǎn)換同樣可以提供給外部網(wǎng)絡(luò)WWW、FTP、Telnet服務(wù)。NAT基本工作原理地址轉(zhuǎn)換的缺點：地址轉(zhuǎn)換對于報文內(nèi)容中含有有用的地址信息的情況很難處理。地址轉(zhuǎn)換不能處理IP報頭加密的情況。地址轉(zhuǎn)換由于隱藏了內(nèi)部主機地址，有時候會使網(wǎng)絡(luò)調(diào)試變得復(fù)雜。影響報文轉(zhuǎn)發(fā)的效率。無法確定源地址。因為同樣的內(nèi)部地址在不同時刻的外部地址是不一樣的，所以如果從內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)攻擊外部網(wǎng)絡(luò)，將造成定位攻擊源的困難。NAT基本工作原理NAT地址轉(zhuǎn)換的改進為滿足公安部以及一些企事業(yè)單位的需求，對NAT流（FLOW）信息進行日