【Linux】NAT
一、NAT技术背景
之前，我们就讨论了在IPv4协议中：IP协议数量不充足的问题。NAT技术当前解决IP地址不够用的主要手段，是路由器的一个重要功能。对，现在路由器不仅可以工作到网络层，也可以工作到应用层。
- NAT能够将私有IP对外通信时转为全局IP，也就是一种将私有IP和全局IP相互转化的技术方法
- 很多学校，家庭，公司内部采用每一个终端设置私有IP，而在路由器或必要的服务器上设置全局IP
- 全局IP要求唯一，但是私有IP不需要；在不同的局域网中出现相同的私有IP是完全不影响的
二、NAT IP 转换过程
- NAT路由器将源地址从10.0.0.10替换成全局的IP202.244.174.37
- NAT路由器收到外部的数据时，又会把目标IP从202.244.174.37替换回10.0.0.10
- 在NAT路由器内部，有一张自动生成的用于地址转换的表
- 当10.0.0.10第一次向163.221.120.9发送数据时就会生成表中的映射关系
三、NAPT
那么问题来了，如果局域网中，有多个主机都访问同一个外网服务器，那么对于服务器返回的数据中，目的IP都是相同的，那么NAT路由器如何判定将这个数据报转发给哪一个局域网的主机？
这个时候就需要使用NAPT来解决这个问题，使用 IP + Port 来建立这个关联关系。为什么一个网络层的设备可以管理端口号呢？？在这里，我们不可以小看路由器，因为路由器是工作在网络层，不是只工作在网络层的。
这种关联关系也是有NAT路由器自动维护的，例如在TCP的情况下，建立连接时，就会生成这个表项；在断开连接后，就会删除这个表项。
四、NAT技术的缺陷
由于NAT依赖这个转换表，所以有很多限制：
- 无法从NAT外部向内部服务器建立连接
- 转换表的生成和销毁都需要额外的开销
- 通信过程中一旦NAT设备异常，即使存在热备，所有的TCP连接也都会被断开