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2003-06-09, 05:15 PM
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NAT———電腦局內網路位址翻譯
隨著Internet的飛速發展，網上豐富的資源產生著巨大的吸引力。接入Internet、訪問
Internet成為當今信息業最為迫切的需求。 但這受到IP位址的許多限制。首先，許多區域網路在未聯入Internet之前，就已經 執行許多年了，區域網路上有了許多現成的資源和套用程式，但它的IP位址分配不符合In ternet的國際標準，因而需要重新分配區域網路的IP位址，這無疑是勞神費時的工作；其 二，隨著Internet的膨脹式發展，其可用的IP位址越來越少，要想在ISP處申請一個新的 IP位址已不是很容易的事了。這不僅僅是費用的問題，而是IP位址的現行標準IPv4決定 的。當然，隨著IPv6的出台，這個問題應當能夠得到解決。但從IPv4到IPv6的昇級不是 一兩天就能完成的。 NAT（網路位址翻譯）能解決不少令人頭疼的問題。它解決問題的辦法是：在內部 網路中使用內部位址，通過NAT把內部位址翻譯成合法的IP位址，在Internet上使用。其 具體的做法是把IP包內的位址域用合法的IP位址來替換。 NAT功能通常被集成到路由器、防火牆、ISDN路由器或者單獨的NAT設備中。NAT設 備維護一個狀態表，用來把非法的IP位址映射到合法的IP位址上去。每個包在NAT設備中 都被翻譯成正確的IP位址發往下一級，這意味著給處理器帶來了一定的負擔。但這對於 一般的網路來說是微不足道的，除非是有許多主機的大型網路。 需要注意的是，NAT並不是一種有安全保證的方案，它不能提供類似防火牆、包過 濾、隧道等技術的安全性，僅僅在包的最外層改變IP位址。這使得黑客可以很容易地竊 取網路信息，危及網路安全。 NAT有三種類型：靜態NAT（staticNAT）、NAT池（pooledNAT）和連接阜NAT（PAT） 。其中靜態NAT設置起來最為簡單，內部網路中的每個主機都被永久映射成外部網路中的 某個合法的位址。而NAT池則是在外部網路中定義了一系列的合法位址，採用動態分配的 方法映射到內部網路。PAT則是把內部位址映射到外部網路的一個IP位址的不同連接阜上。 根據不同的需要，各種NAT方案都是有利有弊。 ■使用NAT池 使用NAT池，可以從未註冊的位址空間中提供被外部訪問的服務，也可以從內部網 絡訪問外部網路，而不需要重新配置內部網路中的每台機器的IP位址。例如，建立在NT ＋IIS伺服器上的內部試驗子網192．168．0．0，其網路位址屬於B類保留位址。作為企 業網的一個子網，其IP位址不分配給企業網上的設備而僅僅局限在試驗子網的設備上。 為了使企業網能訪問到這個內部網，在網路上增加一條靜態路徑，使信息能回傳給Cisc o4700路由器。其中的路由器可以把內部網和企業網連接起來，使之能相互訪問。在內部 網中不要使用RIP傳輸協定，因為使用RIP後，內部網路相對外部來說變得不可見了。 這樣，本機信息可以相互訪問了，但由於192．168．0．0屬於保留位址，故不能 直接訪問Internet。所以在路由器中設置一個NAT池，用來翻譯來自內部網路的IP包，把 它的IP位址映射成位址池（pooledaddresses）中的合法IP位址。那麼，內部網可以訪問 Internet上的任何伺服器，Internet上的任何主機也能通過TCP或UDP訪問到內部網。 採用NAT池意味著可以在內部網中定義很多的內部用戶，通過動態分配的辦法，共 享很少的幾個外部IP位址。而靜態NAT則只能形成一一對應的固定映射方式。該引起注意 的是，NAT池中動態分配的外部IP位址全部被佔用後，後續的NAT翻譯申請將會失敗。慶 幸的是，許多有NAT功能的路由器有超時配置功能。例如在上述的Cisco4700中配置成開 始15分鐘後刪除當前的NAT工作，為後續的NAT申請預留出外部IP位址。通過試驗表明， 一般的外部連接不會很長，所以短的時間閾值也可以接受。當然用戶可以自行調節時間 閾值，以滿足各自的需求。 NAT池提供很大靈活性的同時，也影響到網路原有的一些管理功能。例如，SNQM P管理站利用IP位址來跟蹤設備的執行情況。但使用NAT之後，意味著那些被翻譯的位址 對應的內部位址是變化的，今天可能對應一台工作站，明天就可能對應一台伺服器。這 給SNMP管理帶來了麻煩。一個可行的解決方案就是把劃分給NAT池的那部分位址在SNMP管 理平台上標記出來，對於這些不回應管理信號的位址不予報警，如同它們被關掉了一樣 。 ■使用PAT PAT在遠端訪問產品中得到了大量的套用，特別是在遠端撥號用戶使用的設備中。 PAT可以把內部的TCPIP映射到外部一個註冊IP位址的多個連接阜上。PAT可以支持同時連 接64500個TCPIP、UDPIP，但實際可以支持的工作站個數會少一些。因為許多Inter net套用如HTTP，實際上由許多小的連接組成。 在Internet中使用PAT時，所有不同的TCP和UDP信息流看起來彷彿都來源於同一個 IP位址。這個優點在小型辦公室（SOHO）內非常實用，通過從ISP處申請的一個IP位址， 將多個連接通過PAT接入Internet。實際上，許多SOHO遠端訪問設備支持關於PPP的動態 IP位址。這樣，ISP甚至不需要支持PAT，就可以做到多個內部IP位址共用一個外部IP地 址上Internet。雖然這樣會導致信道的一定擁塞，但考慮到節省的ISP上網費用和易管理 的特點，用PAT還是很值得的。 ■關於NAT的負載平衡 以上所談論的均是關於使用NAT和PAT來把內部IP位址轉換成外部合法的IP位址使 用。下面介紹NAT的另一個運用：作為用於負載平衡的DNS系列伺服器（DNSround－robi n）的一個替代品。DNS系列伺服器解決了多個IP位址共用一個域名的問題。它會在回應 DNS申請時跳躍式地尋找可用的IP位址。達到的效果就是一個域名可以對應多個IP位址。 這種功能可以套用在一個HTTP伺服器群中，利用它可以平衡多個伺服器的負載。但是這 裡還有一個問題，IP客戶端會在本機緩衝DNSIP位址解析，從而使它的後續的申請都會 到達同一個IP位址，減弱了DNS系列伺服器的作用。 使用關於NAT的負載平衡方案，則可以避免這個問題。路由器或其它NAT設備把需 要負載平衡的多個IP位址翻譯成一個公用的IP位址，每個TCP連接被NAT送到一個IP位址 ，而後續的TCP連接則被NAT送到下一個IP位址。真正實現了負載平衡。當然，關於NAT的 負載平衡只能在NAT上實現，而不能在PAT上實現。 ■安全問題 當NAT改變包的IP位址後，需要認真考慮這樣做對安全設施帶來的影響。 《雜 防火牆，它利用IP位址、TCP連接阜、目標位址以及其它在IP包內的信息來決定 是否干預網路的連接。當使用了NAT之後，可能就不得不改變防火牆的規則，因為NAT改 變了源位址和目的位址。 在許多配置中，NAT被集成在防火牆系統之中，提供訪問控制和位址翻譯的功能。 不要把NAT設在防火牆之外，因為黑客可以輕易地騙過NAT，讓NAT認為它是一個授權用戶 ，從而進入網路。 若企業網中使用了VPN（虛擬專用網），並用IPSec進行加密安全保證，那麼錯誤 地設置NAT將會破壞VPN的功能。把NAT放在受保護的VPN內部，而不是在中間。因為NAT改 變IP包內的位址域，而IPSec規定一些信息是不能被改變的。若IP位址被改變了，IPSec 就會認為這個包是偽造的，拒絕使用。 雖然NAT帶來了許多優越性，例如使現有網路不必重新編址、減少了ISP接入費用 ，還可以起平衡負載的作用，但NAT潛在地影響到一些網路管理功能和安全設施，這就需 要謹慎地使用它。 |
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