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NAT工作机制编辑
NAT技术的优缺点
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NAT工作机制编辑
NAT技术的优缺点
优点
缺点 个人主页东洛的克莱斯韦克-CSDN博客 引言
公网被子网掩码划分为层状结构一个公网IP的机器又可以用很多私有IP搭建内网。在日常生活场景中用的都是私有IP例如手机笔记本家用路由器学校的机房等等。一般都是由运营商的路由器公网IP为我们搭建内网如果想要访问公网自己肯定拿到了目标主机的公网IP那么如果自己的源IP是私有IP响应的数据就无法返回因为私有IP在全网内不具有唯一性。 所以就有了私有IP和公网IP转化的技术——NAT技术。
NAT工作机制
以10.0.0.10的主机与163.221.120.9的主机进行通信为例。利用NAT途中的NAT路由器将发送源地址从10.0.0.10转换为全局的IP地址,202.244.174.37再发送数据。反之当包从地址163.221.120.9发过来时目标地址202.244.174.37先被转换成私有IP地址10.0.0.10以后再被转发。
在NATNAPT路由器的内部有一张自动生成的用来转换地址的表。当,10.0.0.10向163.221.120.9发送第-个包时生成这张表并按照表中的映射关系,进行处理。
当私有网络内的多台机器同时都要与外部进行通信时仅仅转换IP地址人们不免担心全局IP地址是否不够用。这时采用包含端口号一起转换的方式NAPT可以解决这个问题。 NAT技术的优缺点
优点
IP地址资源节约
共享公共IP地址NAT允许多个内部设备共享一个或多个公共IP地址这极大地缓解了IPv4地址枯竭的问题。一个公司或家庭可以通过一个公共IP地址让多个设备访问互联网。
减少对IP地址的需求
NAT使得内部网络中的设备可以使用私有IP地址而这些地址不必在全球唯一因此减少了对全球唯一的公共IP地址的需求。
增强安全性与隐私
NAT隐藏了内部网络的拓扑和IP地址使得外部网络无法直接访问内部设备。这提供了一层额外的安全保护防止外部攻击者轻易发现内部网络中的设备。NAT默认只允许内部设备发起的通信通过而外部设备无法直接向内部设备发送请求除非进行了特殊配置如端口转发这有助于阻止未经授权的入侵。
灵活性与兼容性
NAT支持动态地址映射Dynamic NAT即内部设备不必固定使用某个公共IP地址而是在需要时动态分配。这种灵活性使得NAT适应多种应用场景。尽管NAT可能对某些特定协议如SIP、FTP造成影响但大多数互联网协议在NAT环境下都能正常工作。
应用广泛
NAT广泛应用于家庭路由器和企业防火墙中使得配置简单且无需为每个设备分配唯一的公共IP地址。NAT在某些情况下也可以用于负载均衡和高可用性设置分配流量到多个服务器提升系统可靠性。 缺点
复杂性与维护难度
对于双向通信的应用如P2P、VoIPNAT的配置和维护可能比较复杂特别是在处理入站流量时需要配置端口转发规则。某些应用和协议在NAT环境下可能遇到“穿透”问题导致通信失败。这通常需要使用STUNSession Traversal Utilities for NAT或TURNTraversal Using Relays around NAT等技术来解决。
影响性能
NAT需要对每个数据包进行地址和端口转换这会增加处理延迟并消耗额外的CPU资源可能对网络性能产生一定影响特别是在大规模网络环境中。在某些需要低延迟和高带宽的应用如实时视频会议、在线游戏中NAT可能成为性能瓶颈。
对某些协议的影响
由于NAT改变了IP地址和端口信息某些嵌入IP地址信息的协议如FTP、SIP、IPsec可能会在NAT环境下工作不正常需要使用额外的代理或ALGApplication Layer Gateway来处理。NAT使得外部设备难以直接访问内部网络中的设备这对某些需要点对点通信的应用来说是不利的如视频通话、文件共享等。
管理与监控难度
NAT会改变数据包中的源或目的地址可能增加网络流量监控和故障排除的难度。对于安全审计和日志分析这种修改可能导致不准确或不完整的记录。当内部多个设备共享一个公共IP时日志记录变得复杂追踪具体的内部设备活动更加困难。
