配置NAT
原理概述
早在20世纪90年代初，有关RFC文档就提出了IP地址耗尽的可能性。IPv6 技术的提出虽然可以从根本上解决地址短缺的问题，但是也无法立刻替换现有成熟且广泛应用的IPv4网络。既然不能立即过渡到IPv6网络，那么必须使用一些技术手段来延长IPv4的寿命，其中广泛使用的技术之- 就是网络地址转換(Network Address Translation,NAT)。
NAT是将IP数据报文报头中的IP地址转换为另一个 IP地址的过程，主要用于实现内部网络(私有IP地址)访问外部网络(公有IP地址)的功能。NAT有3种类型:静态NAT、动态地址NAT以及网络地址端口转换NAPT。
NAT转换设备(实现NAT功能的网络设备)维护着地址转换表，所有经过NAT转换设备并且需要进行地址转换的报文，都会通过该表做相应转换。NAT转换设备处于内部网络和外部网络的连接处，常见的有路由器、防火墙等。
实验目的
●理解NAT的应用场景
●掌握静态NAT的配置
●掌握NAT Outbound的配置
●掌握NAT Easy-IP的配置掌握
●NAT Server的配置
实验内容
本实验模拟企业网络场景。R1是公司的出口网关路由器，公司内员工和服务器都通过交换机S1或S2连接到R1上，R2模拟外网设备与R1直连。由于公司内网都使用私网IP地址，为了实现公司内部分员工可以访问外网，服务器可以供外网用户访问，网络管理员需要在路由器R1上配置NAT:使用静态NAT和NAT Outbound技术使部分员工可以访问外网，使用NAT Server 技术使服务器可以供外网用户访问。
实验拓扑
实验步骤
1.基本配置
根据实验编址表进行相应的基本配置，并使用ping命令检测各直连链路的连通性。
其余直连网段的连通性测试省略。
2.配置静态NAT
公司在网关路由器R1上配置访问外网的默认路由。
由于内网使用的都是私有IP地址，员工无法直接访问公网。现需要在网关路由器R1上配置NAT地址转换，将私网地址转换为公网地址。
PC1为公司客户经理使用的终端，不仅需要自身能访向外网，还需要外网用户也能够直按访问他，因此网络管理员分配了一个公网 IP地址202.169.10.5给PC1做静态NAT地址转换。在RI的GE 0/0/0接口下使用nat static命令配置内部地址到外部地址的一对一转换。
配置完成后，在R1上查看NAT静态配置信息，并在PC1上使用ping命令测试与外网的连通性。
可以观察到，PC1 通过静态NAT地址转换已经可以成功访问外网。在路由器RI的GE 0/0/0接口上抓包查看NAT地址转换是否成功，结果如图所示。
可以观察到R1已经成功把来自PC-1的ICMP报文的源地址172.16.1.1转换成公网地址202.169.10.5。在R2上使用环回口Loopback 0模拟外网用户访问PC1,并在PC-1的E0/0/1接口上抓包观察，如图所示。
可以观察到由于PC1的私网地址被转换为唯一的公网地址，外网用户也能主动访问PC-1,且数据包在经过R1进入内网的时候，R1把目的IP转换为与公网地址202.169.10.5对应的私网地址172.16.1.1发给PC1。
3.配置NAT Outbound
公司内市场部的员工都需要能够访问外网。市场部使用私网IP地址172.17.1.0/24网段，网络管理员使用公网地址池202.169.10.50~202.169.10.60为市场部员工做NAT转换。
在R1上使用nat address-group命令配置NAT地址池，设置起始和结束地址分别为202.169.10.50和202.169.10.60。
创建基本ACL 2000，匹配20.1.1.0,掩码为24位的地址段。
在GE 0/0/0接口下使用nat outbound命令将ACL 2001与地址池相关联，使得ACL中规定的地址可以使用地址池进行地址转换。
配置完成后，在R1上查看NAT Outbound信息。
可以观察到R1上的NAT Outbound配置信息。使用PC2测试与外网的连通性，并在R1的接口GE 0/0/0上抓包观察地址转换情况，如图所示。
可以观察到PC2可以成功访问外网，且通过抓包分析，来自PC-2的ICMP数据包在R1的GE 0/0/0接口。上源地址172.17.1.2被替换为地址池中第一个地址202.169.10.50。
4.配置NAT Easy-IP
由于公司发展人员扩招，若继续使用多对多的NAT转换方式，就必须增加公网地址池的地址数。为了节约公网地址，网络管理员使用多对一-的 Easy-IP转换方式实现市场部员工访问外网的需求。
Easy-IP是NAPT的一种方式，直接借用路由器出接口IP地址作为公网地址，将不同的内部地址映射到同一公有地址的不同端口号上，实现多对-一地址转换。网络管理员配置路由器R1的GE 0/0/0接口为Easy-IP接口。
在R1的GE 0/0/0接口上删除NAT Outbound配置，并使用nat outbound命令配置Easy-IP特性，直接使用接口IP地址作为NAT转换后的地址。
配置完成后，PC2和PC3上使用UDP发包工具发送UDP数据包到公网地址202.169.20.1，配置好目的IP和UDP源、目的端口号后，输入字符串数据后单击“发送”按钮，如图所示。
在PC2和PC3发送UDP数据包后，在R1上查看NAT Session 的详细信息。
(？？？PC3的呢？？？)
可以观察到，源地址为172.17.1.2的UDP数据包被新源地址202.169.10.1和新源端口号10255替换，源地址为172.17.1.3的UDP数据包被新源地址202.169.10.1和新源端口号10256替换。R1借用自身GE 0/0/0接口的公网IP地址为所有私网地址做NAT转换，使用不同的端口号区分不同私网数据。此方式不需要创建地址池，大大节省了地址空间。
5.配置NAT Server
公司内Server提供FTP服务供外网用户访问，配置NAT Server并使用公网IP地址202.169.10.6对外公布服务器地址，然后开启NAT ALG功能。因为对于封装在IP数据报文中的应用层协议报文，正常的NAT转换会导致错误，在开启某应用协议的NAT ALG功能后，该应用协议报文可以正常进行NAT转换，否则该应用协议不能正常工作。
在R1的GE 0/0/0 接口上，使用nat server命令定义内部服务器的映射表，指定服务器通信协议类型为TCP,配置服务器使用的公网IP地址为202.169.10.6，服务器内网地址为172.16.1.3,指定端口号为21，该常用端口号可以直接使用关键字“ftp"代替。
配置完成后，在R1上查看NAT Server信息.
可以观察到，配置已经生效，并开启服务器的FTP功能，如图所示。
设置完服务器后，在R2上模拟公网用户访问该私网服务器。
可以观察到，公网用户可以成为成功登录公司内的私网FTP服务器。
思考
什么情况下需要使用NAT的双向转换？
