NAT是什么？有什么作用？

NAT(网络地址转换)是一种通过修改网络报文中的IP地址信息来实现地址转换的技术。它的主要作用是:

1. 缓解IPv4地址短缺:通过NAT,内网主机可以共享一个公网IP地址访问Internet,从而减少IPv4公网地址的使用量。
2. 隐藏内网IP结构:通过NAT,外网无法直接访问内网主机,可以隐藏内网IP地址结构,提高网络安全性。
3. 简化路由配置:使用NAT可以将内网地址转换为一个公网地址,从而简化与ISP的路由交换。

NAT的工作原理:

1. 地址转换表:NAT设备维护一个地址转换表,用于记录内网地址与外网地址的映射关系。
2. 动态NAT:内网主机发起访问Internet时,NAT设备从地址池中动态选取一个公网地址,建立地址转换表中的映射关系,并修改报文源地址为该公网地址。
3. 静态NAT:NAT设备配置一个固定的内外网地址转换关系,用于特定内网主机访问Internet。
4. 地址转换:当NAT设备收到内网报文访问Internet时,将查找地址转换表并修改报文中的源IP地址和检查和中的IP地址等,实现地址转换。
5. 接收转换:外网主机回复时,NAT设备接收到目的地址为公网地址的报文,再根据地址转换表查找对应内网地址并修改目的地址,发送给内网主机。

代码示例:

python
# NAT地址转换表
nat_table = {
    '192.168.0.1': '123.45.67.89',
    '192.168.0.2': '123.45.67.90' 
}

# 内网主机访问Internet
def send_packet(src_addr, dest_addr):
    if src_addr in nat_table:
        # 修改源地址为公网地址
        pkt[26:30] = nat_table[src_addr].split('.')  
    # 发送报文访问Internet  

# 收到外网回复    
def recv_packet(pkt):
    dest_addr = pkt[26:30]
    if dest_addr in nat_table.values():
        # 根据地址转换表查找内网地址
        for k, v in nat_table.items():
            if v == dest_addr:
                # 修改目的地址为内网地址        
                pkt[30:34] = k.split('.')  
                # 发送至内网主机

NAT是实现网络互联的重要技术,它通过地址转换来解决IPv4地址不足的问题,也是构建大型网络必不可少的基础网络设备。