NAT（Network Address Translation）网络地址转换，主要用于私网地址和公网地址的转换，解决IPv4地址短缺的问题。
二、NAT的特征 1、IPv4私有地址空间众所周知，目前没有足够的IPv4地址，让所有设备都能使用唯一的地址来访问互联网。许多的企业或者园区网络设备都使用 RFC 1918 中定义的私有地址。
私有地址范围
| 类 | 范围 | 前缀 |
|---|---|---|
| A | 10.0.0.0 - 10.255.255.255 | 10.0.0.0/8 |
| B | 172.16.0.0 - 172.31.255.255 | 172.16.0.0/12 |
| C | 192.168.0.0 - 192.168.255.255 | 192.168.0.0/16 |
这些地址可以在企业或站点内部使用，允许本地通信。但是私有地址是无法在互联网上路由的，因此，为了让具有私有地址的设备能够访问互联网上的资源，就必须将私有地址转换为公有地址。
NAT就提供了私有地址和公有地址的转换。
2、NAT的工作原理NAT通常工作在一个网络的出口或者边界设备上（下图的R2）。从内部访问互联网的流量都需要经过这个设备。
工作原理：（看上图）
-
PC1向服务器通信
源IP：192.168.10.10
目的IP：209.165.201.1
当PC1的数据到达R2，R2将修改PC1的源IP（可能修改为209.165.200.1）
源IP：209.165.200.1
目的IP：209.165.201.1 -
服务器回复PC1
源IP：209.165.201.1
目的IP：209.165.200.1
当数据到达R2，R2将目的IP修改为PC1的IP地址
源IP：209.165.201.1
目的IP：192.168.10.10
- 内部本地地址：网络内部设备看到的源地址
- 内部全局地址：网络外部设备看到的源地址
- 外部本地地址：网络内部设备看到的目的地址
- 外部全局地址：网络外部设备看到的目的地址
如上图对应的地址：
- 内部本地地址：192.168.10.10
- 内部全局地址：209.165.200.226
- 外部本地地址：209.165.201.10
- 外部全局地址：209.165.201.10
静态NAT就是本地地址和全局地址的一对一映射。
一台服务器既要为内网提供资源，又要对公网用户提供资源就需要静态NAT
如图所示：Web内部用户使用192.168.10.254进行访问，公网用户使用209.165.201.5进行访问
配置静态NAT R1(config)#ip nat inside source static 192.168.10.254 209.165.200.254 挂接接口 R1(config)#interface g0/0 进入接口 R1(config-if)#ip nat outside 设置NAT的出方向 R1(config)#interface g0/1 进入接口 R1(config-if)#ip nat inside 设置NAT的入方向③验证
外部客户端访问服务器
内部主机访问服务器
R1#show ip nat translations查看活跃的NAt转换
动态 NAT 使用公有地址池，并以先到先得的原则分配这些地址。内部设备请求访问外部网络时，动态 NAT 分配该池中的可用公共 IPv4 地址。
如果公网地址池中的地址分配完了，此时又有一个主机要访问互联网，这台主机将等前面的主机用完后，才会将空闲的公网地址分配给该主机，这是才能正常上网。（动态NAT需要有足够多的地址）
1、创建地址池（2个公网地址） R1(config)#ip nat pool NAT1 209.165.200.10 209.165.200.11 netmask 255.255.255.0 2、创建标准ACL R1(config)#access-list 1 permit 192.168.10.0 0.0.0.255 3、绑定ACL和地址池 R1(config)#ip nat inside source list 1 pool NAT1 4、挂接接口 R1(config)#interface g0/1 R1(config-if)#ip nat inside R1(config-if)#interface g0/0 R1(config-if)#ip nat outside 配置一条默认路由 R1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 g0/0③验证
PC1和PC2都能访问web服务器，PC3无法访问
R1#show ip nat translations查看地址转换
R1#clear ip nat translation 可以清空转换表
端口地址转换 (PAT)（也称为 NAT 过载），将多个私有 IPv4 地址映射到单个私有 IPv4 地址或几个地址。
PAT 可以将多个地址映射到一个或少数几个地址，因为每个私有地址也会用端口号加以跟踪。当 NAT 路由器收到来自客户端的数据包时，将使用其源端口号来唯一确定特定的 NAT 转换。
NAT和PAT比较
| NAT | PAT |
|---|---|
| 内部本地地址和内部全局地址之间一对一映射 | 一个内部全局地址可以被映射为多个内部本地地址 |
| 在转换过程中只会使用IPv4地址 | 在转换中使用 IPv4 地址和 TCP 或 UDP 源端口号 |
| 每个内部主机在访问外部网络时 都需要唯一的内部全局地址 | 多个内部主机在访问外部网络时 可以共享单个内部全局地址 |
1、使用地址池配置PAT（最大的区别在第三步）
1、创建地址池（2个公网地址） R1(config)#ip nat pool NAT1 209.165.200.10 209.165.200.11 netmask 255.255.255.0 2、创建标准ACL R1(config)#access-list 1 permit 192.168.10.0 0.0.0.255 3、绑定ACL和地址池 R1(config)#ip nat inside source list 1 pool NAT1 overload 4、挂接接口 R1(config)#interface g0/1 R1(config-if)#ip nat inside R1(config-if)#interface g0/0 R1(config-if)#ip nat outside 配置一条默认路由 R1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 g0/0
1、使用单个IPv4地址配置PAT（最大的区别在第二步）
1、创建标准ACL R1(config)#access-list 1 permit 192.168.10.0 0.0.0.255 2、绑定ACL和地址 R1(config)#ip nat inside source list 1 interface g0/0 overload 3、挂接接口 R1(config)#interface g0/1 R1(config-if)#ip nat inside R1(config-if)#interface g0/0 R1(config-if)#ip nat outside 配置一条默认路由 R1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 g0/0③验证
R1#show ip nat translations查看地址转换
使用同一个内部全局地址访问web服务器
