NAT基本IP地址转换原理

以上是从总体上介绍NAT的IP地址转换原理的，实际NAT应用有时并不需要对源IP地址和IP地址进行全面替换，仅需要对源IP地址或者仅需要对目的IP地址进行转换即可达到所需的目的。下面予以介绍。

内部地址NAT转换原理

多数情况下使用NAT的目的就是为了使内部网络中的多个用户能使用一个注册IP地址访问外部网络，所以仅需要配置内部地址NAT转换。即通过ip nat inside source命令实现“内部本地地址”到“内部全局地址”之间的转换（既可以采用静态NAT方式实现，也可以采取动态NAT方式实现），只需要定义内部本地址与内部本局地址的映射。

一个简单的NAT转换示例

这是一个简单的NAT转换示例。要实现以下目的：当NAT路由器的内部网络s0接口上接收到一个源地址为内部本地地址10.10.10.1，目的IP地址为外部本地地址171.16.68.1的数据包时，在转发到s1接口时，原来数据包源地址的内部本地地址10.10.10.1被转换成内部全局地址171.16.68.5，但目的地址不变，然后继续发送。在这个过程中，所进行的只是数据包中源IP地址的转换，由内部本地地址向内部全局地址转换，且只是内部地址之间的转换。

相反，当在NAT路由器的外部网络接口s1上接收源地址为172.16.68.1外部本地地址，目的地址为内部全局地址172.16.68.5的外部服务器响应数据包时，目的地址将被转换成10.10.10.1这个内部本地地址，然后继续发送。在这个过程中，所进行的只是数据包中目的IP地址的转换，由内部全局地址向内部本地地址转换，也只是内部地址之间的转换。

下面仅以静态NAT转换方式为例介绍内部地址转换的配置步骤，详细的NAT配置方法将在本章后面具体介绍。

（1）使用“ip nat inside source static”全局配置命令启用基于内部源IP地址的静态NAT IP地址转换。也就是定义内部本地地址和内部全局地址，使它们之间形成一一对应的映射关系。

Router(config)#ip nat inside source static 10.10.10.1 171.16.68.5   
 !--- 在内部本地地址10.10.10.1与内部全局地址171.16.68.5之间建立静态NAT映射关系，使内部网络主机知道要以171.16.68.5这个地址到达外部网络主机

（2）使用以下两条语句配置路由器的s0为NAT的内部网络接口。

Router(config)#interface s0    !---  进入s0串口配置模式
Router(config-if)#ip nat inside    !--- 把s0串口指定为内部网络接口

（3）使用以下两条语句配置路由器的s1为NAT的外部网络接口。

Router(config)#interface s1    !--- 进入s1串口配置模式
Router(config-if)#ip nat outside   !--- 把s1串口指定为外部网络接口

（4）使用show ip nat translations特权模式命令验证上述进行的路由器NAT配置。输出信息中显示以上配置的NAT条目配置为：内部本地地址为10.10.10.1，内部全局地址为171.16.68.5。这与上面的配置是一致的，证明配置是成功的。

Router#show ip nat translations   !--- 在特权模式下显示当前路由器NAT配置
 
Pro     Inside global      Inside local       Outside local      Outside global
---     171.16.68.5        10.10.10.1            ---                 ---

此时如果对外部网络目的主机进行ping操作，就会有数据包从内部网络转发到外部网络。然后再在路由器特权模式下执行“show ip nat translations”命令，显示的NAT信息如下。多了一条icmp协议类型数据包（执行ping操作后加的）显示，但因为此时没有配置外部网络的本地地址和全局地址，所以显示的外部本地地址和外部全局地址都是一样的，都是ping操作目的主机地址171.16.68.1。

Router#show ip nat translations
 
Pro       Inside global          Inside local        Outside local      Outside global
icmp     171.16.68.5:15         10.10.10.1:15       171.16.68.1:15     171.16.68.1:15
---       171.16.68.5            10.10.10.1             ---                 ---

通过以上配置后，从内部网络发往外部网络的数据包只是源地址（SA）将在经过路由器后进行转换（由内部本地地址10.10.10.1转换成内部全局地址171.16.68.5），但目标地址（DA）不变，但从外部网络发往内部网络的应答数据包的源地址没有改变，只是经过路由器后的数据包目的地址发生了转换（由内部全局地址172.16.68.5转换成内部本地地址10.10.10.1），但源地址（SA）不变。因为此时还没有为NAT路由器配置外部网络的本地地址和全局地址转换。

此时，数据包在内、外部网络中的源地址、目的地址的转换方式参如图

在内部地址的NAT转换中，无论数据包来自哪里，数据包中地址变化的只是内部地址之间的转换。但要注意，地址变化所对应的是源地址，还是目的地址是要看数据包是来自内部网络，还是来自外部网络：如果是来自内部网络，转换是源地址；如果是来自外部网络，转换的是目的地址。

外部地址NAT转换原理

当公司服务器位于内部网络，使用内部网络私有IP地址，为了方便外部网络用户对内部网络服务器进行访问，则需要使用ip nat outside source命令配置“外部全局地址”与“外部本地地址”之间的转换（既可以采用静态NAT方式实现，也可以采取动态NAT方式实现）。外部地址NAT转换与上节介绍的内部地址NAT转换是相反的，它仅需要定义外部地址（包括外部本地地址和外部全局地址）。

下面同样以上面那个简单的NAT转换示例进行介绍。本示例要实现的目的是：当NAT路由器外部网络接口s1接收到来自外部网络用户发送的源IP地址为外部全局地址171.16.68.1，目的地址为外部本地地址10.10.10.1的数据包在被路由器转发到s0接口时，数据包中的源IP地址转变为外部本地地址10.10.10.5（即由外部全局地址转换成外部本地地址），目的IP地址不变，即也只是源IP地址的转换；而由内部网络用户发送的响应数据包中，却只是目的IP地址（即由外部本地地址转换为外部全局地址）的转换，源IP地址不变。
下面仅以静态NAT转换方式为例介绍外部地址NAT转换的配置步骤，详细的NAT配置方法将在本章后面具体介绍。

（1）使用ip nat outside source static全局配置命令启用基于外部源IP地址的静态NAT IP地址转换。也就是定义外部全局地址和外部本地地址之间的映射关系。