计算机网络——网络地址转换（NAT）技术

目录

前言

前篇

引言

SNAT（Source Network Address Translation）源网络地址转换

SNAT流程

确定性标记

DNAT（Destination Network Address Translation，目标网络地址转换）

NAT技术重要性

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前言

本博客是博主用于复习计算机网络的博客，如果疏忽出现错误，还望各位指正。

这篇博客是在B站掌芝士zzs这个UP主的视频的总结，讲的非常好。

可以先去看一篇视频，再来参考这篇笔记（或者说直接偷走）。

家庭网络如何通过路由器上网？源地址转换和目标地址转换时什么？_哔哩哔哩_bilibili

前篇

1. 计算机网络——MAC地址和IP地址-CSDN博客
2. 计算机网络——交换机和路由器-CSDN博客

引言

NAT（Network Address Translation），是指网络地址转换

在两个不同家庭中，通过路由器接入的两台电脑，IP地址都是192.168.1.10。同时访问互联网上的同一个网站，为什么IP地址不会冲突？SNAT和DNAT又是什么？

SNAT（Source Network Address Translation）源网络地址转换

计算机网络中数据包如何发送是根据目标IP进行路由的。如果同一个网络中出现两个相同的IP则ARP表会出现混乱，数据包发送到哪台主机上将变成不确定性行为。

那怎么解决这个问题？答案很明显，就是让数据包从路由器发出去的时候，变成不同的IP地址不就可以了。这个技术叫源地址转换技术，我们称之为SNAT。

SNAT流程

为了简化理解

假设路由器的接口接入的IP地址为公网IP比如221.8.1 4.91

我们的内网计算机地址是192.168.1.4，网关地址为192.168.1.1。（网关的地址一般是.1或者.254，为了方便）

我们访问的远端IP为36.152.4 4.96。

首先，计算机发送一包数据出来到路由器上，在这包数据的网络层有两个重要的信息，一个是源IP192.168.1.4点时，另一个是目标IP36.152.44.96。

路由器拿到这一包数据时，需要执行源地址转换SNAT，把源IP改一下，改成WAN口的公网IP221.8.1 4.91发送出去。

服务器收到了数据处理完之后需要回复，则把源IP作为目标IP发送回来。

路由器收到回包，执行反向SNAT，再把目标IP改成192.16 8.1点时发送给了家庭中的计算机，一次通信完成。

看到这个过程你是不是觉得很简单，但是事实比这个要复杂一些。（还是看视频容易理解，推荐先看视频，理解了再存下笔记）。

确定性标记

假设家庭中有两台计算机，另一台计算机的IP地址为192.168.1.11。他们俩同时访问同一个网站，发送了两包数据到路由器上，路由器执行SNAT发送出去，看来没什么问题。

但是回来的数据包怎么办？因为回来的数据包的目标IP都是221.8.1 4.91。

如何从中区分出来两台计算机的数据包？所以这样看只关注IP地址是不行的，还需要增加一些确定性的标记。这时就要把关联的属性再往下扩展一层，扩展到传输层。

我们以最常用的传输层协议TCP协议为例。

TCP协议有两个关键属性，源端口和目标端口。

这时候我们的源地址转换就变成了修改源IP和源端口，并将修改后的端口号和源IP加源端口形成映射关系。

比如主机一和主机二的源端口都是12345（比如两个主机上都是QQ占用了该端口）

修改后主机一的源端口变为23456，主机二变为34567

在返回包中，根据目标端口号是23456还是34567，区分出来是主机一还是主机二的包。

并且在反向SNAT的时候，把目标端口号改回。

除了TCP协议外。 UTP协议也是同样的道理，通过IP加端口进行关联。

但是我们常用来检测目标连通性的Ping命令使用的是ICMP协议。

它没有端口信息，则需要使用协议中的type加code来代替端口进行关联。（可以看下我抓包实验中的截图，有一个类型）。计算机网络——抓取icmp包-CSDN博客

其他的协议也都是类似的道理，通过协议特定的标记来进行关联。

DNAT（Destination Network Address Translation，目标网络地址转换）

DNAT名为目标地址转换，顾名思义跟SNAT相反，DNAT是把目标地址修改的技术。

DNAT有什么用呢？

如果我们的内网计算机对外提供服务，公网上发过来的请求不能直接到达内网计算机。我们就需要路由器用DNAT技术帮我们转发请求。DNAT就是把公网IP转换为我们的内网IP。

比如我们内网有一台主机上有一个Web服务监听了80端口。

我们需要在路由器上配置一个DNAT，内容为访问公网地址的8080端口，帮我们转到计算机1，也就是192.168.1.10的80端口。

则当访问数据包从WAN口进入后，路由器执行DNAT修改目标地址为192.16 8.1点，修改目标端口为80，把数据包转发给了计算机。

NAT技术重要性

NAT技术深入到我们生活的方方面面，小到家庭网络，大到庞大的运营商网络、云计算平台，都通过net技术一层层的将我们的网络进行了分割，在IPV4地址严重匮乏的今天，我们的计算机网络仍旧能正常的运转，多亏了NAT技术的存在。