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1. NAT 技术
1.1 NAT 技术背景
1.2 NAT 的核心工作原理 1.3 NAPT
1.3.1 NAPT 的工作原理
2. 代理服务器
2.1 正向代理
2.2 反向代理
3. NAT 和代理服务器 1. NAT 技术
1.1 NAT 技术背景 在 IPv4 协议中#xff0c;IP 地址用于现在的网络环境中存在 IP 地址不足的…目录
1. NAT 技术
1.1 NAT 技术背景
1.2 NAT 的核心工作原理 1.3 NAPT
1.3.1 NAPT 的工作原理
2. 代理服务器
2.1 正向代理
2.2 反向代理
3. NAT 和代理服务器 1. NAT 技术
1.1 NAT 技术背景 在 IPv4 协议中IP 地址用于现在的网络环境中存在 IP 地址不足的情况而 NATNetwork Address Translation网络地址转换是解决 IPv4 地址不足问题的关键技术。其核心目的是在局域网LAN和公网Internet之间实现私有 IP 地址与公网 IP 地址的转换映射使多台内网设备共享少量公网 IP 访问互联网。
1.2 NAT 的核心工作原理 如上图所示全球的网络就是由一个一个子网嵌套式的组成在一起最后通过一个路由器连入广域网中公网。 路由器有两个主要的功能一是进行地址转换二是构建子网。 一个路由器可以配置两个 IP 地址一个是 LAN 口 IP子网 IP一个是 WAN 口 IP上级网络 IP。 一般家用的主机都是通过网线连在路由器的 LAN 口上这表示这个主机属于该路由器构建的子网当中。 在路由器构建的子网当中路由器的子网 IP 通常都是 192.168.1.1子网内的主机 IP 地址不能重复且网络号都为 192.168.0.0。但是不在同一子网的主机 IP 地址可以重复。 每一个路由器在网络中叫做一个节点运营商就可以将这些节点分成很多层级最外层的路由器叫做进出口路由器WAN 口 IP 就是一个公网 IP。子网内的主机需要和外部网络进行通信时路由器将 IP 协议首部中 IP 地址进行替换将 LAN 口 IP 替换为 WAN 口 IP这样逐级替换最终内网发出的数据包中的 IP 地址就被替换成了一个公网 IP 这种技术成为 NAT网络地址转换。 1.3 NAPT 使用 NAT 技术可以在解决 IP 地址不足的情况下使其在内网的主机能够访问到公网上的服务器。但是公网中的服务器想要将应答返回到子网的主机上是做不到的。因为当内网 IP 将数据发送到出入口路由器路由器使用 NAT 技术将内网 IP 转换成公网 IP把数据发送给服务器之后服务器返回应答时数据包中的目的 IP 为出入口路由器的公网 IP 所以公网返回的应答到不了子网中的主机中。 这时候就需要 NAPTNetwork Address Port Translation网络地址端口转换技术来解决这个问题。NAPT 是 NAT 技术的一种扩展形式。它的核心功能是在转换 IP 地址的同时对传输层端口号进行映射从而实现多个内部主机通过同一个公网 IP 地址访问互联网的需求。
1.3.1 NAPT 的工作原理 NAPT 采用 IP Port 的方式构建映射关系。 如上图所示客户端 A、B、C 属于同一个子网中NAT 路由器另外一端连接的是一个公网上的服务器。 当客户端 A 对服务器进行访问的时候通过 NAT 路由器路由器不仅将客户端 A 的 IP 地址转换成公网 IP 地址还将客户端 A 的端口号进行了映射所以客户端 A 到路由器的转换为10.0.0.10:1025 - 202.244.174.37:1025当客户端 B 使用相同的端口对服务器进行访问的时候IP 地址的转换和客户端 A 一样端口号也一样这时候为了避免冲突就将端口号映射为另外一个端口号则客户端 B 到路由器的转换为10.0.0.11:1025 - 202.244.174.37:1026。 当服务器返回数据的时候就可以通过上述的映射关系找到子网中对应的主机了。 上述的这种映射关系是由 NAT 路由器自动维护的。例如在 TCP 建立连接时就会生成这个表项在断开连接后就会删除这个表项。
2. 代理服务器
2.1 正向代理 正向代理Forward Proxy是一种位于客户端用户与目标服务器之间的中介服务器客户端通过正向代理向互联网发送请求代理服务器代表客户端与目标服务器通信并将响应返回给客户端。 正向代理的功能如下 1突破访问限制通过代理服务器允许访问目标网络的区域如科学上网。 2缓存加速代理服务器可缓存用户常用资源如网页、图片、视频等减少重复请求服务器减少通信并且减少重复请求相同资源的带宽消耗。 3隐私保护隐藏客户端的真实 IP 地址目标服务器仅能看到代理服务器的 IP。 4内容过滤正向代理可以根据预设的规则对客户端的请求或响应进行过滤如屏蔽广告、阻止恶意网站等。
2.2 反向代理 反向代理Reverse Proxy是位于目标服务器之前的中介服务器客户端向反向代理发送请求代理服务器根据规则将请求转发至后端的真实服务器并将响应返回给客户端客户端无需直到真实服务器的存在。 反向代理的功能如下 1负载均衡将请求分发到多个后端服务器避免单台服务器过载如 Nginx。 2安全防护隐藏真实服务器的 IP 地址阻拦直接针对服务器的攻击。 3缓存与性能优化缓存静态资源如 HTML、图片等减少后端服务器的压力。 4服务聚合统一对外提供的接口屏蔽后端法务的架构细节。
3. NAT 和代理服务器 路由器往往都具备 NAT 设备的功能通过 NAT 设备进行中转完成子网设备和其他子网设备的通信。 代理服务器看上去和 NAT 设备有一点像。客户端向代理服务器发送请求代理服务器将情趣转发给真正要请求的服务器服务器返回结果后代理服务器又把结果回传给客户端。 但是这两者是有区别的 1从应用上讲NAT 设备是网络基础设备之一解决的是 IP 不足的问题代理服务器则更贴近具体应用比如通过代理服务器进行科学上网以及进行游戏加速。 2从工作层级上讲NAT 是工作在网络层直接对 IP 地址进行替换代理服务器往往工作在应用层。 3从使用范围上讲NAT 一般在局域网的出口部署代理服务器可以部署在局域网可以部署在广域网也可以跨网络部署。 4从本质上讲NAT 一般集成在防火墙、路由器等硬件设备上代理服务器则是一个软件程序需要部署在服务器上。
