NAT NAPT

NAT

NAT（Network Address Translation，网络地址转换） 主要用于在不同网络（如私有网络和公共互联网）之间进行 IP 地址转换，解决IP 地址短缺问题，并提供一定的安全性。

• IPv4 地址是 32 位（最多 2^32 ≈ 43 亿 个地址），但全球设备数量远超这个范围。
• 私有 IP 地址（如 192.168.1.0/24）不能直接在公网使用，必须通过 NAT 转换成公网 IP。

NAT IP转换过程

当主机A私有IP地址访问服务器公有IP时，先把数据发给路由器，NAT 路由器将报文的源地址从 10.0.0.10 替换成全局的 IP 202.244.174.37;并在转换表中建立私有IP和公有IP的映射关系。
当服务器返回报文时，NAT 路由器收到外部的数据时, 再根据转变表的映射关系，把目标 IP 从 202.244.174.37 替换回10.0.0.10;
当 10.0.0.10 第一次向 163.221.120.9 发送数据时就会生成表中的映射关系;

NAPT

那么问题来了, 如果局域网内, 有多个主机都访问同一个外网服务器, 那么对于服务器返
回的数据中, 目的 IP 都是相同的. 那么 NAT 路由器如何判定将这个数据包转发给哪个
局域网的主机?

这时候就不能但使用IP建立联系，要用IP+port。

在同一个子网中每个主机的私有 IP 是唯一的，即使端口号一样，也能保证唯一性。IP+端口号保证了在同一个子网中，每台主机以及主机上客户端的唯一性。

NAPT，转换的公网IP一样，但可以分配不同的端口号，也保证了唯一性。

这样映射双方都保证了唯一性。

再来想一下，同一子网中主机的私有IP不同，但不同子网的私有IP可能会相同。如果这两个子网有同一个路由器，在不同子网的两个主机私有IP相同，端口号也相同，访问同一个服务器，会怎么样？

即使不同子网的主机 IP + 端口号相同，NAPT 仍然能基于 NAT 端口号 + 子网信息(NAPT 设备用来区分不同子网的标识信息：入接口eth 源子网 VLAN 标识)唯一映射，确保数据包不会错误地送达另一台主机。

子网 A 的 192.168.1.100:5001 → 203.0.113.1:30001

子网 B 的 192.168.1.100:5001 → 203.0.113.1:30002

服务器返回数据时，NAPT 设备根据 NAT 端口号找到正确的原始子网，并正确转发回去。

其他 NAT 方案：

• 策略 NAT（Policy-Based NAT）

  • 不同子网使用不同的 NAT 端口范围，确保 NAT 端口不重叠。
  • 例如：
    • 子网 A：NAT 端口 30000-31000
    • 子网 B：NAT 端口 31001-32000

• 使用多个公网 IP

  • 如果 NAT 设备支持多个公网 IP，可以为不同子网分配不同的公网 IP，避免 NAT 端口冲突：
    • 子网 A → 203.0.113.1
    • 子网 B → 203.0.113.2