Linux网络——NAT/代理服务器

一.NAT技术

1.NAT IP转换

之前我们讨论了, IPv4 协议中, IP 地址数量不充足的问题，NAT 技术就是当前解决 IP 地址不够用的主要手段, 是路由器的一个重要功能。

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;

• 在 NAT 路由器内部, 有一张自动生成的, 用于地址转换的表; 
• NAT 路由器将源地址从 10.0.0.10 替换成全局的 IP 202.244.174.37;
• 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;
• NAT 路由器收到外部的数据时, 又会根据表把目标 IP 从 202.244.174.37 替换回 10.0.0.10;

2.NAPT 

如果局域网内, 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包转发给哪个局域网的主机?

这时候 NAPT 来解决这个问题了. 使用 IP+port 来建立这个关联关系：

多个主机会在路由器转换表中被记录不同的端口号，从而进行区分。

3.内网穿透

想要实现两台处于不同私网之间的主机进行数据交流，除了通过路由器转换传递通过公网之外，还可以使用内网穿透技术，使两台主机直接在内网中进行通信。

想要实现内网穿透技术，需要一台云服务器，通过frp工具，部署配置云服务器（frps服务器端）及其中一台主机（frpc客户端），通过TCP将二者连接，随后把该主机上的一个端口，比如说ssh22号端口，映射到服务器端的随意端口上，比如8888，随后通过另一台主机，访问云服务器中的8888端口，就可以直接访问到对应的22号端口了。

4.内网打洞

除了上述内网穿透之外，还有一种方法称为内网打洞，具体方式为：

两台不同私网的主机最终都要通过末端出入口路由器所转换的IP＋端口号进入到公网中进行数据交流，此时如果能通过云服务器获取到对应的这个IP + 端口号，返回给客户端，就可以通过TCP或UDP跳过云服务器直接向对方主机发送数据。

通过内网打洞技术，可以降低网络延迟。

二.代理服务器

1.正向代理

正向代理（Forward Proxy）是一种常见的网络代理方式，它位于客户端和目标服务器之间，代表客户端向目标服务器发送请求。正向代理服务器接收客户端的请求，然后将请求转发给目标服务器，最后将目标服务器的响应返回给客户端。通过这种方式，正向代理可以实现多种功能，如提高访问速度、隐藏客户端身份、实施访问控制等。

工作原理：

• 客户端将请求发送给正向代理服务器。
• 正向代理服务器接收请求，并根据配置进行处理，如缓存查找、内容过滤等。
• 正向代理服务器将处理后的请求转发给目标服务器。
• 目标服务器处理请求，并将响应返回给正向代理服务器。
• 正向代理服务器将响应返回给客户端。

反向代理服务器位于客户端和 Web 服务器之间，当客户端发起请求时，它首先会到达反向代理服务器。反向代理服务器会根据配置的规则将请求转发给后端的 Web 服务器，并将 Web 服务器的响应返回给客户端。在这个过程中，客户端并不知道实际与哪个 Web 服务器进行了交互，它只知道与反向代理服务器进行了通信。

功能特点：负载均衡、安全保护、缓存加速、内容过滤和重写、动静分离。