- 问题:在专用网上使用专用地址的主机如何与互联网上的主机通信(并不需要加密)?
- 解决:
- 再申请一些全球 IP 地址。但这在很多情况下是不容易做到的。
- 采用网络地址转换 NAT。这是目前使用得最多的方法。
- 网络地址转换 NAT (Network Address Translation) 方法于1994年提出。
- 需要在专用网连接到互联网的路由器上安装 NAT 软件。装有 NAT 软件的路由器叫做 NAT路由器,它至少有一个有效的外部全球IP地址。
- 所有使用本地地址的主机在和外界通信时,都要在 NAT 路由器上将其本地地址转换成全球 IP 地址,才能和互联网连接。
- 内部主机 A 用本地地址 IPA 和互联网上主机 B 通信所发送的数据报必须经过 NAT 路由器。
- NAT 路由器将数据报的源地址 IPA 转换成全球地址 IPG ,并把转换结果记录到NAT地址转换表中,目的地址 IPB 保持不变,然后发送到互联网。
- NAT 路由器收到主机 B 发回的数据报时,知道数据报中的源地址是 IPB 而目的地址是 IPG 。
- 根据 NAT 转换表,NAT 路由器将目的地址 IPG 转换为 IPA ,转发给最终的内部主����,����机 A。
- 可以看出,在内部主机与外部主机通信时,在NAT路由器上发生了两次地址转换:
- 离开专用网时:替换源地址,将内部地址替换为全球地址;
- 进入专用网时:替换目的地址,将全球地址替换为内部地址;
NAT地址转换表举例
网络地址转换的过程
当 NAT 路由器具有 n 个全球 IP 地址时,专用网内最多可以同时有 n 台主机接入到互联网。这样就可以使专用网内较多数量的主机,轮流使用 NAT 路由器有限数量的全球 IP 地址。
通过 NAT 路由器的通信必须由专用网内的主机发起。专用网内部的主机不能充当服务器用,因为互联网上的客户无法请求专用网内的服务器提供服务。
- 为了更加有效地利用 NAT 路由器上的全球IP地址,现在常用的 NAT 转换表把运输层的端口号也利用上。这样,就可以使多个拥有本地地址的主机,共用一个 NAT 路由器上的全球 IP 地址,因而可以同时和互联网上的不同主机进行通信。
- 使用端口号的 NAT 叫做网络地址与端口号转换NAPT (Network Address and Port Translation),而不使用端口号的 NAT 就叫做传统的 NAT (traditional NAT)。
NAPT把专用网内不同的源 IP 地址,都转换为同样的全球 IP 地址。但对源主机所采用的 TCP 端口号(不管相同或不同),则转换为不同的新的端口号。因此,当 NAPT 路由器收到从互联网发来的应答时,就可以从 IP 数据报的数据部分找出运输层的端口号,然后根据不同的目的端口号,从 NAPT 转换表中找到正确的目的主机。