[计算机网络]唐僧的”通关文牒“NAT地址转换

1.NAT：唐僧的通关文牒

在古老的西游记中，唐僧师徒四人历经九九八十一难，终于取得了真经。然而，他们并不是一开始就获得了通关文牒，而是经过了重重考验，最终得到了国王的认可，才顺利通过了各个关卡。

想象一下，你的电脑就像唐僧，而你要访问百度，就如同唐僧要去西天取经。在局域网（LAN）中，所有的设备都有自己的私人IP地址，就像唐僧在长安有自己的身份和地位。然而，当你需要访问百度（外部网络）时，你的私人IP地址就像唐僧在长安的身份，无法直接被外部网络识别。这时，路由器就像是观音菩萨，赐予唐僧通关文牒。

具体来说，当你发送数据包时，路由器会检查你的私人IP地址，并将它转换为公共IP地址。这样，数据包就可以在互联网上自由传输，就像唐僧有了通关文牒，可以顺利通过各个关卡，最终到达西天取经。

NAT（网络地址转换）就像观音菩萨赐予唐僧的通关文牒，它将你的私人IP地址转换为公共IP地址，使得数据包可以在互联网上传输。这样，你就可以访问外部网络，如百度，而不必担心私人IP地址无法被识别。

总之，NAT就像唐僧的通关文牒，它将私人IP地址转换为公共IP地址，使得数据包可以在互联网上传输。这样，你就可以顺利访问外部网络，如百度，而不必担心私人IP地址无法被识别。

2.地址危机

网络地址危机主要源于IPv4的32位地址空间限制，导致理论上只能支持约40亿个设备，而实际上由于分配策略和历史原因，实际可用的地址数量远低于此。全球互联网起步时间和区域性地址分配不均加剧了这一问题，例如中国和美国MIT分别拥有318亿和256亿个地址。此外，互联网发展初期地址分配策略不合理也造成了资源的浪费。为了解决这一问题，提出了多种方案，包括子网划分、无类别域间路由（CIDR）、IPv6的发展以及网络地址转换器（NAT）的使用。这些措施旨在提高地址利用率，缓解地址短缺的问题。

3.目的与优势：

1.缓解IP地址短缺：

• • 不需要从ISP获取大批IP地址：通过NAT，本地网络中的所有设备可以使用同一个公共IP地址与外部网络通信，从而大大减少了所需公共IP地址的数量。
  • 本地所有设备可用同一IP和外网连接：NAT允许多个本地设备共享一个公共IP地址与外部网络进行通信。

2.安全性好：

• • 隐藏内部地址：NAT隐藏了内部网络的IP地址，内网主机对外不可见、不可寻址，从而提高了网络的安全性。
  • 安全环境：通过隐藏内部网络结构，减少了外部攻击的可能性。

3.管理方便：

• • 本地地址：内部网络可以使用1600万个IP地址，自行分配，无需与其他任何人协调。
  • 不通知外网改内网主机IP：内部网络的IP地址更改不需要通知外部网络。
  • 用于服务的机器远小于用于客户端的机器：通常用于服务的机器数量少于客户端机器数量，简化了管理。

4.流量限制：

• • 流量被限制在局域网内，防止了广播风暴：NAT可以有效地限制流量在局域网内，防止广播风暴的发生。