华为BasicNAT和NAPT实现原理
NAT是路由器的一项非常重要，且应用非常广泛的技术，但许多读者对NAT的各种实现方式的工作原理一直没有搞清楚，其实很简单。本篇先介绍两种NAT实现方式的工作原理，下篇再介绍另两种实现方式的工作原理。
6.1.2 Basic NAT实现原理
Basic NAT方式属于一对一的地址转换，但要注意它不是静态的一对一转换，而是动态的。在这种转换方式下，在内网用户向公网发起连起请求时，请求报文中的私网IP地址就会通过事先准备好的公网IP地址池动态地建立私网IP地址与公网IP地址的NAT映射表项，并利用所映射的公网IP地址将报文中的源IP地址（也就是内网用户主机的私网IP地址）进行替换（但只转换IP地址，而不处理TCP/UDP协议的端口号，且一个公网IP地址不能同时被多个私网IP地址映射），然后再送达给外网的目的主机。而当外网主机收到请求报文后进行响应时，响应报文到达NAT设备后，又将依据前面请求报文所建立的私网IP地址与公网IP地址的映射关系反向将报文中的目的IP地址（为内部主机私网IP地址映射后的公网IP地址）替换成对应的私网IP地址，然后再送达给内部源主机。
图6-1描述了Basic NAT的基本原理，实现过程如下（需先要在Router上创建公网地址池）：
（1）当内网侧Host主机要访问公网侧Server服务器时，向Router发送请求报文（即Outbound方向），此时报文中的源IP地址为Host自己的10.1.1.100，目的IP地址为Server的IP地址211.100.7.34。
（2）Router在收到来自Host主机的请求报文后，会从事先配置好的公网地址池中选取一个空闲的公网IP地址，建立与内网侧报文源IP地址间的NAT转换映射表项，包括正（Outbound）、反（Inbound）两个方向，然后依据查找正向NAT表项的结果将报文中的源IP地址转换成对应的公网IP地址后向公网侧发送。此时发送的报文的源IP地址已是转换后的公网IP地址162.105.178.65（不再是原来的Host主机IP地址10.1.1.100），目的IP地址不变，仍为Server服务器的IP地址211.100.7.34。
（3）当Server服务器收到请求报文后，需要向Router发送响应报文（即Inbound方向），此时只需要将收到的请求报文中的源IP地址和目的IP地址对调即可，即报文的源IP地址就是Server服务器自己的IP地址211.100.7.34，目的IP地址是Host主机私网IP地址转换后的公网IP地址162.105.178.65。
（4）当Router收到来自公网侧Server服务器发送的响应报文后，会根据报文中的目的IP地址查找反向NAT映射表项，并根据查找结果将报文中的目的IP地址转换成Host主机对应的私网IP地址（源地址不变）后向私网侧发送，即此时报文中的源IP地址仍是Server服务器的IP地址211.100.7.34，目的IP地址已转换成了Host主机的私网IP地址10.1.1.100。
【经验之谈】从以上Basic NAT实现原理分析可以看出，Basic NAT中的请求报文转换的仅是其中的源IP地址（目的IP地址不变），即仅需关心源IP地址；而响应报文转换的仅是其中的目的IP地址（源IP地址不变），即仅需关心目的IP地址。两个方向所转换的IP地址是相反的。6.1.3 NAPT实现原理
由于Basic NAT这种一对一的转换方式并未实现公网地址的复用，不能有效解决IP地址短缺的问题，因此在实际应用中并不常用。而这里要介绍的NAPT可以实现并发的地址转换，允许多个内部地址映射到同一个公有地址上，因此也可以称为“多对一地址转换”或地址复用。
NAPT使用“IP地址＋端口号”的形式进行转换，相当于增加了一个变量，最终可以实现使多个私网用户可共用一个公网IP地址访问外网。图6-2描述了NAPT的实现原理，具体过程如下（需先在Router上创建好公网地址池）：
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