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利用路由器NAT实现端口地址映射

假设现在企业中有文件服务器,OA服务器,邮件服务器等等。企业也希望这些服务器可以被外网用户访问。例如,一个企业可能在异地有一个销售办事处,或者一些员工经常需要出差。为了便利他们的工作,

您需要允许这些员工访问企业内部的这些应用服务器。但现实情况是,大多数企业可能只有一个或多个合法的IP地址。外部用户需要能够访问企业中的应用服务器。

第一个条件是企业有足够数量的合法IP地址。这里要给大家介绍的是如何通过路由器自身的NAT功能,将多个应用服务器同时绑定一个合法的IP地址。

首先,选择合适的NAT类型

NAT又称网络地址类型转换,主要有三种类型,分别是静态NAT、动态NAT和端口地址映射。需要注意的是,这三种类型有很大的区别。使用这种技术时,网络管理员必须了解它们之间的区别。

然后结合企业的实际情况,选择合适的实施手段。

第一种是静态网络地址转换。它的主要特点是一对一。换句话说,这种类型的网络地址转换是为本地和全局地址之间的一对一映射而设计的。这就要求网络中的每台主机都有一个真实合法的IP地址。

结合上面的案例,如果企业内的三台服务器都需要外部用户访问,那么至少需要三个IP地址。很明显,这种方法并不能达到节省IP地址的目的。一般来说,

静态NAT的主要目的是隐藏企业中服务器的IP地址,从而保护服务器。

第二种是动态NAT。这种类型的网络地址转换是将企业的内部IP地址映射到合法的IP地址。虽然这也是一对一的关系,但是和静态NAT有很大的区别。

前者要求企业内部服务器也必须有公有IP地址。动态NAT没有这个要求,即企业内部的服务器可以使用内部地址。但此时一个公有IP地址只能解决一个内部服务器的访问问题。

这和我们上面说的需求还是有区别的。

第三种是端口地址映射。端口地址映射是动态NAT的一个进步。简单来说,它的工作模式是多对一,多个内部IP地址(内网地址)可以映射到一个公共IP地址。具体来说,

也就是说,内部网络地址和端口号对应于公共网络地址。使用这种端口地址映射,企业网络管理员可以将企业内部的应用服务器(即使它没有合法的公共网络地址)放在外部网络上,供外部网络用户访问。

可见,在实现NAT网络地址转换的过程中,了解这三种不同的工作模式,然后根据企业的实际情况选择合适的实现模式,是最关键的内容。一般来说,如果企业有足够的公共网络地址,但只是出于安全原因,

要隐藏内部服务,静态NAT更好。相反,如果企业有多台服务器,而合法的IP地址是不够的。在这种情况下,需要使用端口地址映射,通过port参数将多个内部IP地址映射到公共IP地址。

二、端口NAT的配置

对于NAT技术来说,配置其实是最简单的环节。作者一般将NAT分为四个部分,即设计、配置、验证和调试。其中,设计的关键是上面提到的“选择合适的NAT类型”。而配置就是具体实现的配置。

这里使用的主要命令是与IP NAT相关的命令。它的主要工作是将内部服务器采用的地址和端口号与公网地址进行映射。因为配置比较简单,所以笔者不做过多解释。作者应该把重点放在后续的验证和调试上。

第三,NAT配置的验证

配置NAT网络地址转换后,需要检验相关配置。而不是等用户反映问题无法正常访问,你再去验证。在Cisco网络环境中,有两个命令主要用于验证NAT配置的有效性。

一是查看相关的配置信息。在查看消息的时候,重要是弄清楚方向。即哪些是内部主机,哪些是外部主机。有时候可能一组内部IP地址会对应一个公网IP地址,

此时网络管理员就会看到许多转换是从不同的主机到相同目的主机之间的转换。在端口地址转换的模式下,可以根据IP地址的类型来判断。一般情况下,企业内部服务器采用的IP地址都是私网IP地址,如192开头的。

如果要查看具体的配置信息,可以使用下面这个命令。

Show ip nat translation

二是判断其连通性。也就是说,这个配置是否真的有效。此时网络管理员可以采用debug ip nat命令来验证NAT的配置。使用这个命令后,

在输出结果中会显示发送端的IP地址、转换目的地址、端口信息等内容。

通过这两个命令,可以基本判断NAT的配置是否有问题。不过需要注意的是,这只能够判断出其配置是否有问题。而对于这个配置是否合理、在性能上是否需要优化等等不能够提供有效的信息。

四、NAT故障的分析与排除

在这一块内容中笔者又将其分为两部分。一部份是NAT本身的配置问题,另外一部分是NAT技术以外的问题导致的NAT应用故障。在实际工作中,我们可能更加的关注与后者。因为只要一开始NAT设计与配置合适,

那么NAT本身不会出现多大的问题。

对于NAT本身的配置问题,笔者认为网络管理员只要注意以下五个规则。只要这个五个规则没有问题,那么NAT本身的配置就是OK的。这个五个规则如下:

一是访问列表相关。在配置时需要确保访问列表指定了正确的转换地址。注意这个非常的重要。因为这个错误在后续排查中比较难发现。所以在设置时就需要采取相关的控制措施,来确保其能够被合理的配置。

二是检查内部和外部的接口是否被正确的定义。其实NAT技术说到底,就是接口与接口之间的对接。如果接口对接时出现错误,那么信息流就无法正常流程。此时用户就会无法正常访问。这个接口定义中,

关键的是端口参数是否有问题。如内部服务器使用的端口是5150端口,而配置时不小心输入了515端口。此时就会有问题。另外一个需要注意的是,一般某个协议都会有默认端口,如FTP协议采用的是20与21端口。

但是有时候出于安全考虑,网络管理员往往会更改这个默认端口。此时就需要额外的检查这个端口信息是否设置正确。

三是地址池。在检查这个地址池的时候,网络管理员主要要关注两方面的内容。一是动态地址池采用的IP第四行是否是由正确的地址范围所构成的。二是需要检查动态地址池中的地址是否有重复。

只要以上两条规则中一条规则出现问题,那么就有可能出现访问故障。

四是需要注意不同类型之间是否有冲突。如企业可能出于某种考虑,要同时启用动态端口地址映射和静态映射。此时就需要特别注意,被用来静态映射的地址与动态地址池中的地址不能够有重复。否则的话,

就会导致比较严重的冲突。

五是需要注意确认列表中该出现的地址没有遗漏,不该出现大地址没有被加入。这个原则可以说是对以上四个原则的一个总结。简单的说,就是要保证相关IP地址的完整性与准确性。少一个不行,多一个更不行。

通常情况下,在NAT配置中只要不违背以上任何一个规则,那么NAT本身的配置就没有问题。此时如果用户还无法正常访问企业内部的应用服务器,那么就需要考虑其他的原因。如路由问题等等。

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