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NAT

NAT（Network Address Translation网络地址翻译）将内部网络私有地址翻译成Internet上合法的IP地址。NAT可以节省IP地址资源（主要节省IPv4地址）。还可以将内部网络的IP地址隐藏起来不被外界发现，有效地确保内部网络的安全（但网络内主机比较多时，安全性方面更推荐防火墙，因为用NAT路由占用的CPU资源比较多）。还可以为内部网络提供一致性的编址方案。
NAT术语：
内部本地Inside Local：私有IP，不能直接用于互联网，如10.0.0.1

内部全局Inside Global：经由NAT路由器将内部本地IP地址转换成互联网上的合法地址，如172.2.2.2

外部全局Outside Global：外部网络中的主机的IP地址，通常来自全局可路由的地址空间，如22.2.2.2。多数情况下该地址与外部全局地址相同。

外部本地Outside Local：内部网络中看到Internet上外部主机的IP，如22.2.2.2

NAT路由器一边连接内网，一边连接外网的话，两边就分别是Inside/Outside。Inside这边的是local地址。Outside这边的是Global地址。从Inside进来到Outside出去，是先路由再做NAT转换。从Outside进来到Inside出去，是先做NAT转换再路由。
NAT类型：
静态NAT：手动建立内部IP到外部IP的映射。例如企业内部设备（如企业内部E-mail服务器或FTP服务器等）需要被外部访问时

动态NAT：将一个内部IP转成一组外部IP池中的一个IP地址。当PC有一个向外的连接请求时，从地址池中取出一个IP，当连接断开时将IP重新放回池中。但外部用户不能访问内部特定地址。例如企业内部共用多个公网IP供员工访问外网

超载NAT：动态NAT的一种特殊形式，也称为PAT，NAPT，或端口复用NAT。用不同端口号将多个内部IP转成一个外部IP。例如整个企业共用一个公网IP时。局域网共享上网。超载NAT对于节省IP地址是最为有效的。

（可以这样理解映射关系：静态1对1，动态多对多，超载多对1）
配置静态NAT：
NAT
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PC要去访问外部Server。配置一条静态NAT，使得PC访问外网时，PC的IP地址（3.3.3.1）不直接暴露给外网，而是经由NAT转换成12.1.1.1去访问外网。同样外网想访问PC时，外网只知道12.1.1.1这个IP地址，经NAT转换成内网PC的IP地址后，才能访问PC。
NAT
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配置好静态NAT的1对1映射关系后，查看NAT映射表项：
NAT
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NAT路由器上打开debug，让PC去ping 2.2.2.2 source 3.3.3.1，观察NAT转换过程：
NAT
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反过来，外部Server去ping 12.1.1.1 source 2.2.2.2访问PC，NAT转换过程是上面的逆过程：
NAT
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配置动态NAT：

拓扑图上就一台PC，假设有多台PC连接NAT路由器访问外网，可以在NAT路由器上配一个地址池，范围是12.1.1.16-12.1.1.31。Inside端多台PC访问外网时，由NAT路由器从地址池中分配一个IP供PC使用：
NAT
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假设有4台PC分别去访问外网：ping 2.2.2.2 source 3.3.0.1 / 3.3.1.1 / 3.3.2.1 / 3.3.3.1。打开NAT路由器的debug，观察地址分配及地址转换过程：
NAT
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可以看到不同的PC（不同的源IP地址）被从地址池中分配了不同的公网IP地址。查看动态NAT的转换列表：
NAT
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被动态分配的外网IP地址是有timeout时间的，超时地址将回到地址池。
NAT
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最后，如果动态NAT地址池中没有足够的地址，会出现提示NAT转换失败，并丢弃数据包。

配置超载NAT / PAT / NAPT / 端口复用NAT：

是一种特殊的动态NAT，地址池中只有一个地址，靠端口号来区分源地址：
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【NAT】假设有2台PC分别去访问外网：ping 2.2.2.2 source 3.3.0.1 / 3.3.1.1。打开NAT路由器的debug，观察地址分配及地址转换过程：

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发现2台PC的IP地址都被转换成同一个外网IP地址12.1.1.16。查看NAT表项，发现转换的地址都一样的，但端口号不同：
NAT
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