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1、NAT常见问题及处理 固网技术支持北京分部 2002.9,NAT基本概念 为什么作NAT NAT基本原理 转换转换的优缺点 NAT的分类 NAT性能指标 NAT应用实例 为什么无法登录邮箱 分片IP报文的处理 NAT的负荷分担 配置不当造成的路由环路 DNS在外部的访问 DNS在内部的访问,内容介绍,缓解IP地址匮乏的问题 RFC1918规定的3个私网地址网段： - 55 (10/8 prefix) - 55 (172.16/12 prefix) - 55

2、(192.168/16 prefix),为什么作NAT,NAT基本原理,Internet,企业网 /8,NAT路由器,NAT机制：就是内部网主机报文的IP地址和端口，与路由器上配置的外部网络地址和端口的相互转换过程。,优点： 1、内部网络的主机可以通过该功能访问网外资源。 2、为内部主机提供了“隐私”保护。 缺点： 1、由于需要对数据报文进行IP地址的转换，涉及IP地址的数据报的报头不能被加密。在应用协议中，不能使用加密的FTP连接。否则FTP的port命令不能被正确转换。 2、网络调试变得更加困难。比如，某一台内部网络的主机试图攻击其它网络，则很难指出究竟是哪一台机器是恶意的

3、，因为主机的IP地址被屏蔽了。,地址转换的优缺点,NAT的分类,esay ip 直接使用NAT的接口的IP地址作为转换后的公网的地址，这是多对一的NAT模式。 NAT pool 在接口上配置一个地址池，地址池内包含有多个公网的IP地址，内网用户可以选取多个公网IP中的一个进行转换，这是多对多的NAT模式。 内部服务器 通过配置，建立内部服务器的内部地址、端口和外部地址、端口的对应关系，提供了外部网络访问内部服务器的功能。,配置步骤： 1、配置访问列表 2、配置直接使用接口的IP作地址转换 例：允许/24网段的主机进行地址转换，选用接口Serial1/0/0 的地址作为转换

4、后的地址。假设Serial1/0/0是NAT的出口。 Quidway(config)# access-list 1 permit 55 Quidway(config)# access-list 1 deny any Quidway(config-if-Serial1/0/0)# nat inside list 1,easy ip,配置步骤： 1、配置访问列表 2、配置地址池 3、配置访问控制列表和地址池的关联 例：允许/24网段的主机进行地址转换，选用0 到2之间的地址作为转换后的地址。

5、假设Serial1/0/0是NAT的出口。 Quidway(config)# access-list 1 permit 55 Quidway(config)# access-list 1 deny any Quidway(config)# nat pool pool1 0 2 Quidway(config-if-Serial1/0/0)# nat inside list 1 pool pool1,NAT POOL,配置步骤： 定义一个内部服务器的外部地址和内部地址的映射表， 例：指定局域网内部的www服务器的

6、IP地址是0，希望外部通过http:/ 0:8080可以访问WEB， Quidway(config-if-Serial1/0/0)# nat server protocol tcp global 0 8080 inside 0 www,配置内部服务器,1、吞吐量 吞吐量是指系统在不丢包的条件下的包处理能力，属3层性能指标。NAT的引入需要CPU额外的处理，使路由器的吞吐量大幅降低。当用户连接数加大时NAT 地址转换表项增多，吞吐量还会持续下降。 2、丢包率 丢包率是指在恒定的负载下，由于资源缺乏而不能转

7、发的报文的比例，属3层性能指标。NAT的引入增加了处理的复杂度，使得同等条件下比配置NAT之前丢包几率增加。 用户连接数越大复杂度越高，丢包也越多。 3、最大连接数 在NAT应用中被测设备所能允许建立的最大TCP或UDP连接数，每个连接相应占用一块内存，通过内存占用情况可以得到已建立连接数。不同的网络产品能支持的网络连接数是不同的。 R002版本的NAT能支持5万连接，而R005版本支持NAT的连接数是10万（甚至是25万），对于每个私网地址的可同时建立的最大连接个数，我们现在给定为(26)*4 + 255 = 511个，,NAT的性能指标,NAT基本概念 为什么作NAT NAT基本原理 转换

8、转换的优缺点 NAT的分类 NAT性能指标 NAT应用实例 为什么无法登录邮箱 分片IP报文的处理 NAT的负荷分担 配置不当造成的路由环路 DNS在外部的访问 DNS在内部的访问,内容介绍,实例1：为什么无法登录邮箱？,现象：内网的用户反映可以访问A网站的WWW页面，但无法成功登录访问A网站的WEB EMAIL服务。 分析：通过跟踪NAT转换后的报文发现，在第1次登录A网站WWW首页时，新建了1个TCP连接，在随后的登录WEB EMAIL服务页面时，又建立了一个TCP连接，所不同的是，这次对源IP（私网地址）转换采用的公网IP不同于第1次，随后出现无法登录WEB EMAIL服务页面的情况。

9、处理：不采用NAT IP POOL的方式，而是只配置1个公网IP做地址转换，同样测试WEB EMAIL服务，这次登录成功。 结论：可以断定，A网站的WEB EMAIL服务对访问的用户进行了源IP地址的鉴别，如果登录WWW页面和登录WEB EMAIL页面IP报文的源IP地址不同（可以对HTTP报文中的cookie来判断2次连接均属同一个用户所为），则拒绝登录。 问题解决：为解决这个问题，NAT软件做了修改，保证从同一个采用私网地址的主机IP报文经过NAT转换后，使用相同的公网IP地址进行转换，以避免上述的问题。,实例1：为什么无法登录邮箱？,实例2：分片IP报文的处理,现象：从内网的PC终端通过

10、NAT转换后，ping 外网的PC，小于1500的包能通，大于1500的包不能通。 分析：1500是IP包分片的界限，可以推断是NAT在IP包的分片过程中出现问题。通过分析多个分片后的ICMP包 的结构，了解到第一个分片包包含ICMP头的Identifier字段，而其后的分片不包括ID字段，这就是问题的原因。 结论：在ICMP报文分片后，只有在第1片ICMP报文中包含ICMP头的Identifier字段。当第1片报文到达NAT路由器后，根据正常的转换流程，根据源IP地址和Identifier信息生成转换表项并转发出去，在第2个及后续分片到达后，由于只包含IP地址却无Identifier信息，因

11、此无法正确进行NAT转换。 问题解决：在第1个分片到达并转换后，NAT程序记录保存转换第1个分片使用的IP及Idnentifier信息，并在后续分片到达后应用同样的转换表项进行转换。,实例2：分片IP报文的处理,实例3：NAT的负荷分担,需求1：NE16上行采用两个E1链路，并想实现easy ip 方式的NAT 转换。 解决方法：在RTA上配置2条等值的静态路由，目的网络是Outside的网段，下一跳的出接口分别是s0和s1。s0和s1采用EASY IP的方式（将接口的公网地址作为NAT转换的唯一地址），这样可以不用任何其他配置就可以实现NAT功能。这是因为RTB上指向Inside网络路由的目

12、的网络地址即是RTA的接口地址，而RTA的接口地址是RTB的直连路由，自然的，从s0口发往RTB的IP包返回时，RTB也会选择从s0口返回。,实例3：NAT的负荷分担,进一步考虑 需求2：NE16上行采用两个E1链路，并想实现NAT POOL 方式的NAT 转换。 解决方法：RTA的两个接口都采用NAT POOL的方式，在两个接口上分别设置NAT POOL1和NAT POOL2，这里必须保证POOL1和POOL2不能重叠。在RTA上配置2条等值的静态路由，目的网络是Outside的网段，下一跳的出接口分别是s0和s1。在RTB也要配置2条静态路由，目的网络是POOL1和POOL2，下一跳分别指

13、向S0和S1。 问题：为什么 POOL1和POOL2不能重叠呢？,实例3：NAT的负荷分担,实例3：NAT的负荷分担,再进一步想想呢,需求3：NE16上行采用两个E1链路，分别接到不同的路由器上，并想实现NAT POOL 方式的NAT 转换。 解决方法：RTA的两个接口都采用NAT POOL的方式，在两个接口上分别设置NAT POOL1和NAT POOL2，这里仍然保证POOL1和POOL2不能重叠。在RTA上配置2条等值的静态路由，目的网络是Outside的网段，下一跳的出接口分别是s0和s1。在RTB配置一条静态路由，目的网络是POOL1，下一跳指向S01。在RTC配置一条静态路由，目的网

14、络是POOL2，下一跳指向S02。,实例3：NAT的负荷分担,实例3：NAT的负荷分担,为什么我们不这样想呢 假设S0链路中断了，这样S0所对应的POOL1还能生效吗？,分析4：前面所罗列的三种情况，其实没有真正的实现NAT POOL的负荷分担。因为如果S0链路中断了，这样S0所对应的POOL1就不能生效了。真正的负荷分担应该是在S0和S1上都对POOL（POOL1+POOL2）作NAT，这样，当一条链路中断，POOL内的任何地址都不会丢失了。 那么，前面考虑的三种是多余的吗？,实例3：NAT的负荷分担,再分析4：当然不是了。因为在R005B02D010版本以前就没能实现真正的负荷分担，因为这

15、些版本中，NAT的转换表项基于接口，因此从那个接口发出的IP包，返回时也必须从相同的接口返回。而R005B02D010及以后的版本，做得还是不够好，它的NAT转换表项是基于接口板的，也就是说，如果s0和s1在同一块接口板上，从s0口出的IP包从s1口返回也能查询到NAT转换表项进行相应的反向地址转换。我们现在也许只能想象一下理想的状态：如果NAT转换表是基于路由器的（基于全局的），那么，从任何NAT的接口出的IP包从其他非NAT接口返回都能查询到NAT转换表项进行相应的反向地址转换。,实例3：NAT的负荷分担,大家对NAT的负荷分担是不是有了一些了解了呢？如果没有，很好的办法就是再从需求一看起

16、,实例3：NAT的负荷分担,实例4：配置不当造成的路由环路,在RTA上配置一条缺省路由为： RTA(config)#ip route 12 在RTB上配置一条到地址池的网段路由 RTB(config)#ip route 11,现象：出现RTA下面所带的部分用户丢包和不能上网的现象。 分析：当RTA上收到一个目的地址为60的报文时，在经过NAT转换表后发现没有匹配的项，因此查找路由表，选择缺省路由，将报文转发给RTB，而RTB查路由

17、表发现到该地址是到RTA的，且下一跳是RTA的11接口，这样把报文又发回给RTA，形成报文的环路，路由环路引起了拥塞，导致正常的用户不能上网。 结论：对于目的地址为地址池的报文，如果在NAT转换表中没有匹配项，没有进行丢弃。造成配置不当引起的环路。 解决方法：可通过配置“黑洞”路由来避免形成环路。在RTA上，当转换表没有相应的转换表项时，应该丢弃。RTA(config)#ip route 12 blackhole其中下一跳地址必须可达，以保证这个黑洞路由生效。,实例4：配置不当造成的路由环路,实例5：DNS在外部的访问,现象：内部网的pc不能通过域名访问内部的www服务器及ftp等服务器，而通过IP地址可以访问。 分析： 当内部pc通过域名访问时，会到外部的DNS上请求IP地址，由于DNS是在外部，所以它会返回一个公网的地址或找不到地址。这样导致内部PC通过域名访问时，得到是个外部的地址或者得不到地址，而NE16对从其他接口进来的公网地址是不会转换成内部地址的，所以导致内部用户不能正常访问内部服务器。 解决方法：R005B02D010及以后的版本对这个问题有解决方法。但之前的版本就没办法啦,实例5：DNS在外部的访问,实例5：DNS在内部的访问,现象：DNS和内部WW