关于NAT的基本概念

大家好
，我是信用余额
系统解决方案部门的 Kawa。

现在是七月。这几天天气很热，我想放个假。
这次主要是给新人讲网络，但是
我会写一下NAT的基本概念，这个概念特别复杂。我希望这篇文章可以帮助您理解一些概念。

首先，什么是NAT？

NAT（网络地址转换的缩写），顾名思义，是一种IP地址转换机制。
它是各种网络上使用的应用程序、网站和系统的必备技术，还有
一种称为 NAPT 的技术也可以转换端口号。

了解背景

所以，创建这个的原因很简单：如何与完全不同的网络进行通信？这就是问题所在。
尤其是从LAN侧到WAN侧（反之亦然）通信时，需要根据通信的方向对源地址和面向网络边界的地址进行转换。
由于这些原因，似乎在 20 世纪 80 年代末，各大学进行了研究，并设计了转换技术。
（NAT成为

除了方便之外， IPv4地址耗尽问题上也发挥着积极的作用
如果您能了解详细信息，我将不胜感激，但是当创建 IPv4 地址时，人们认为“2 的 32 次方 = 大约 43 亿个地址就足够了”，但
在 2011 年，IANA (ICANN) 它当他们宣布实际上缺货时（或者看起来是这样），成为了一个热门话题。
目前，IPv6的使用进展甚微，因此，如果我们能够通过仅使用一个IP地址作为互联网接口来解决这一问题，我们将能够
减少使用的IP地址数量，并且对个人和公司来说更便宜。这是双赢的。

NAT 基础知识

有了这个背景，我们来谈谈 NAT 的基础知识。
我认为“转换 IP 地址”不是一个好主意，所以我将使用一个类比。

假设您的公司相对较大，分为多个部门，接待一位客户进行销售。
1楼接待处的人员会确认“致销售部◯◯先生”的信息。确认后，客户被引导至四楼销售代表所在的位置。

其实这和NAT几乎是一样的。

・顾客看不到公司内部，只能看到前台作为联络点（IP地址链接到路由器WAN侧接口）
・4楼营业部的引导（全局IP到私有IP的转换过程） ）

了解了这个概念后，我想从外部检查一下公司网络上安装的监控摄像头。

我希望每个 IP 地址都像这样。
（我将省略路由器的本地IP，因为它会令人困惑）

- 目标路由器的 WAN 侧 IP：12.34.56.78
- 监控摄像机的私有 IP：192.168.10.252
- 源路由器的全局 IP：98.76.54.32
- 源 PC 的私有 IP：172.16.0.3
- 摄像机使用的端口号：TCP/ 60000

1）如果要访问，请从家里的本地PC访问您公司的全球IP地址
（·ω·）点击[PC]--→[连接源路由器]----（Internet）--→[目标路由器]

172.16.0.3--→98.76.54.32--→12.34.56.78:60000
出网时，源IP地址会进行源NAT转换，
访问来自目的路由器的98.76.54.32。

2) 从目标路由器传输至监控摄像头
( ・ω・)｜｜｜ [连接源路由器]----(互联网)---[目标路由器]--→[监控摄像头]

98.76.54.32--→12.34.56.78--→192.168.10.252:60000
当数据包到达目标路由器时，它会说：“它是通过 TCP/60000 发送的，所以我想我应该将其转发到监控摄像头。” '（需要预先配置），
数据包最终转发到192.168.10.252。

激活状态检查（详细信息请询问 ChatGPT）
，因此可以在连接的 PC 上查看监控摄像头的视频。

NAPT基础知识

但如果这家公司的总裁是一位事必躬亲、安装了 10 个监控摄像头的人，你会怎么做？
全球IP地址只有一个，端口号由于监控摄像机的规格，不能从60000更改。

NAPT（网络地址端口转换）在这种情况下很有用。

如果你在路由器端这样静态NAT

广域网:60000 --→ 192.168.10.252:60000
广域网:60001 --→ 192.168.10.253:60000
广域网:60002 --→ 192.168.10.254:60000
...

您只需一一更改端口号即可连接到每台摄像机，同时保持 IP 地址相同（12.34.56.78）。
例如，如果您的端口号为 60000，则直接转到 192.168.10.252。
如果您携带编号 60001，请转到另一台摄像机：192.168.10.253，编号 60000。
如果您携带编号 60002，请转到另一台摄像机：192.168.10.254，编号 60000。
通过将目标 IP 和端口号一对一关联，即使在资源有限的情况下也可以进行操作。

总结及各种NAT

我们的大部分服务都是在云环境中提供的，因此您不必考虑 NAT，这很方便，因为它会为您处理一切。
不过，由于与 API 链接时可能需要 NAT 网关，因此我认为这种知识是必不可少的。
即使在现代服务中，NAT技术也被应用于使用P2P技术的在线竞技游戏和IP电话等各种场合，可见它实际上是一种在幕后大量使用的技术。

我前面解释的例子是静态NAT，另一方面，还有动态NAT、源NAT、目标NAT等。
此外，还有一些采用复杂端口控制机制的技术，例如应用于P2P应用中的Cone NAT和Synmetric NAT。名城大学提供的资料在这方面非常详细

当我回顾这些技术时，我总是觉得很有趣，支持网络游戏没有任何延迟的技术是多么神奇。
我粗略地写了这篇文章，但我希望这篇文章对某人有所帮助。
再见！

～完成～