IPv4(NAT44)

本帮助主要介绍以下内容:

特性简介

NAT(Network Address Translation,网络地址转换)是将IP数据报文头中的IP地址转换为另一个IP地址的过程。在实际应用中,NAT主要应用在连接两个网络的边缘设备上,用于实现允许内部网络用户访问外部公共网络以及允许外部公共网络访问部分内部网络资源(例如内部服务器)的目的。NAT最初的设计目的是实现私有网络访问公共网络的功能,后扩展为实现任意两个网络间进行访问时的地址转换应用。

NAT动态转换

动态地址转换是指内部网络和外部网络之间的地址映射关系在建立连接的时候动态产生。该方式通常适用于内部网络有大量用户需要访问外部网络的组网环境。动态地址转换存在两种转换模式:

NAT内部服务器

在实际应用中,内网中的服务器可能需要对外部网络提供一些服务,例如给外部网络提供Web服务,或是FTP服务。这种情况下,NAT设备允许外网用户通过指定的NAT地址和端口访问这些内部服务器,NAT内部服务器的配置就定义了NAT地址和端口与内网服务器地址和端口的映射关系。

NAT内部服务器支持以下几种内网和外网的地址、端口映射关系。

表-1 NAT内部服务器的地址与端口映射关系

外网

内网

一个外网地址

一个内网地址

一个外网地址、一个端口号

一个内网地址、一个内网端口号

一个外网地址,N个连续的外网端口号

一个内网地址,一个内网端口

N个连续的内网地址,一个内网端口号

一个内网地址,N个连续的内网端口号

N个连续的外网地址

一个内网地址

N个连续的内网地址

N个连续的外网地址,一个外网端口号

一个内网地址,一个内网端口号

N个连续的内网地址,一个内网端口号

一个内网地址,N个连续的内网端口号

一个外网地址,一个外网端口号

一个内部服务器组

一个外网地址,N个连续的外网端口号

N个连续的外网地址,一个外网端口号

外网地址(通过ACL进行匹配)

一个内网地址

一个内网地址、一个内网端口号

外网地址(对象组)

一个内网地址

一个内网地址、一个内网端口号

在配置内部服务器时,将内部服务器的内网信息指定为一个内部服务器组,组内的多台主机可以共同对外提供某种服务。外网用户向内部服务器指定的外网地址发起应用请求时,NAT设备可根据内网服务器的权重和当前连接数,选择其中一台内网服务器作为目的服务器,实现内网服务器负载分担。

NAT静态转换

静态地址转换是指外部网络和内部网络之间的地址映射关系由配置确定,该方式适用于内部网络与外部网络之间存在固定访问需求的组网环境。静态地址转换支持双向互访:内网用户可以主动访问外网,外网用户也可以主动访问内网。

NAT444地址转换

NAT444是运营商网络部署NAT的整体解决方案,它基于NAT444网关,结合AAA服务器、日志服务器等配套系统,提供运营商级的NAT,并支持用户溯源等功能。在众多IPv4向IPv6网络过渡的技术中,NAT444仅需在运营商侧引入二次NAT,对终端和应用服务器端的更改较小,并且NAT444通过端口块分配方式解决用户溯源等问题,因此成为了运营商的首选IPv6过渡方案。

NAT444解决方案的架构如下图所示。

图-1 NAT444解决方案架构

NAT444网关设备进行的地址转换(以下称为“NAT444地址转换”)是一种PAT方式的动态地址转换,但与普通PAT方式动态地址转换不同的是,NAT444地址转换是基于端口块(即一个端口范围)的方式来复用公网IP地址的,即一个私网IP地址在一个时间段内独占一个公网IP地址的某个端口块。例如:假设私网IP地址10.1.1.1独占公网IP地址202.1.1.1的一个端口块10001~10256,则该私网IP向公网发起的所有连接,源IP地址都将被转换为同一个公网IP地址202.1.1.1,而源端口将被转换为端口块10001~10256之内的一个端口。

NAT444静态转换

NAT444静态地址转换是指,NAT网关设备根据配置自动计算私网IP地址到公网IP地址、端口块的静态映射关系,并创建静态端口块表项。当私网IP地址成员中的某个私网IP地址向公网发起新建连接时,根据私网IP地址匹配静态端口块表项,获取对应的公网IP地址和端口块,并从端口块中动态为其分配一个公网端口,对报文进行地址转换。

配置NAT444静态地址转换时,需要创建一个端口块组,并在端口块组中配置私网IP地址成员、公网IP地址成员、端口范围和端口块大小。假设端口块组中每个公网IP地址的可用端口块数为m(即端口范围除以端口块大小),则端口块静态映射的算法如下:按照从小到大的顺序对私网IP地址成员中的所有IP地址进行排列,最小的m个私网IP地址对应最小的公网IP地址及其端口块,端口块按照起始端口号从小到大的顺序分配;次小的m个私网IP地址对应次小的公网IP地址及其端口块,端口块的分配顺序相同;依次类推。

NAT444动态转换

NAT444动态地址转换融合了普通NAT动态地址转换和NAT444静态地址转换的特点。当内网用户向公网发起连接时,首先根据动态地址转换中的ACL规则进行过滤,决定是否需要进行源地址转换。对于需要进行源地址转换的连接,当该连接为该用户的首次连接时,从所匹配的动态地址转换配置引用的NAT地址组中获取一个公网IP地址,从该公网IP地址中动态分配一个端口块,创建动态端口块表项,然后从端口块表项中动态分配一个公网端口,进行地址转换。对该用户后续连接的转换,均从生成的动态端口块表项中分配公网端口。当该用户的所有连接都断开时,回收为其分配的端口块资源,删除相应的动态端口块表项。

NAT444动态地址转换支持增量端口块分配。当为某私网IP地址分配的端口块资源耗尽(端口块中的所有端口都被使用)时,如果该私网IP地址向公网发起新的连接,则无法再从端口块中获取端口,无法进行地址转换。此时,如果预先在相应的NAT地址组中配置了增量端口块数,则可以为该私网IP地址分配额外的端口块,进行地址转换。

NAT高级设置

PAT转换模式

目前,PAT支持两种不同的地址转换模式:

DNS映射

通过配置DNS映射,可以在DNS服务器位于外网的情况下,实现内网用户可通过域名访问位于同一内网的内部服务器的功能。DNS映射功能需要和内部服务器配合使用,由内部服务器对外提供服务的外网IP地址和端口号,由DNS映射建立“内部服务器域名<-->外网IP地址+外网端口号+协议类型”的映射关系。

NAT设备对来自外网的DNS响应报文进行DNS ALG处理时,由于载荷中只包含域名和应用服务器的外网IP地址(不包含传输协议类型和端口号),当接口上存在多条NAT服务器配置且使用相同的外网地址而内网地址不同时,DNS ALG仅使用IP地址来匹配内部服务器可能会得到错误的匹配结果。因此需要借助DNS映射的配置,指定域名与应用服务器的外网IP地址、端口和协议的映射关系,由域名获取应用服务器的外网IP地址、端口和协议,进而(在当前NAT接口上)精确匹配内部服务器配置获取应用服务器的内网IP地址。

NAT Hairpin

通过在内网侧接口上使能NAT hairpin功能,可以实现内网用户使用NAT地址访问内网服务器或内网其它用户。

NAT hairpin功能需要与地址转换配合工作,支持如下两种不同的配合方式:

NAT hairpin与不同的地址转换配合工作时,这些配置所在的接口必须在同一个接口板,否则NAT hairpin功能无法正常工作。

该功能在不同工作方式下的具体转换过程如下:

NAT全局开关

广域网双出口组网环境中,如果两个出接口属于相同的安全域,当一个接口的链路发生故障导致流量切换到另一接口的链路时,NAT设备不会删除原来的会话表项,流量将与原来的会话表项匹配,从而导致用户无法访问外网。为了避免该问题的发生,可以开启双出口下的NAT会话重建功能,使流量触发重新建立NAT会话表项,实现主备链路切换时的业务可用性。

vSystem相关说明

非缺省vSystem对于本特性的支持情况,请以页面的实际显示为准。

使用限制和注意事项

全局使用限制和注意事项

NAT动态转换使用限制和注意事项

同一接口配置多条出方向地址转换规则时,生效优先级如下:

NAT静态转换使用限制和注意事项

内部服务器使用限制和注意事项

配置指南

本章节重点介绍配置NAT地址转换的思路和步骤。

NAT地址转换中涉及入方向和出方向两个概念,下面以两个示意图为例进行说明。

图-2 入接口地址转换示意图

图-3 出接口地址转换示意图

配置准备

在配置本特性之前,需要完成以下任务:

  • 配置接口IP地址。接口在“网络 > 接口与VRF > 接口”页面配置。

  • 配置路由,保证路由可达。路由在“网络 > 路由”页面配置。

  • 创建安全域。安全域在“网络 > 安全域”页面配置。

  • 配置接口加入安全域。可在安全域页面添加接口,也可在接口页面选择接口所属的安全域。

  • 配置安全策略,放行业务流量。安全策略在“策略 > 安全策略”页面配置。

配置NAT动态转换

动态地址转换是指内部网络和外部网络之间的地址映射关系在建立连接的时候动态产生。该方式通常适用于内部网络有大量用户需要访问外部网络的组网环境。

配置思路

目前,仅支持出方向的NAT动态地址转换,包括基于ACL的出方向动态地址转换和基于对象组的出方向动态地址转换,配置思路如下图所示。

图-4 NAT动态地址转换配置指导图

配置步骤

  1. 创建NAT地址组(可选)

    1. 选择“对象 > 对象组 > NAT地址组”。

    2. 单击<新建>,创建NAT地址组。具体配置内容请参见“对象组”中的详细介绍。

    3. 单击<确定>,完成NAT地址组配置。

  2. 配置基于ACL的NAT动态地址转换

    1. 选择“策略 > 接口NAT > IPv4”。

    2. 选择<NAT出方向动态转换(基于ACL)>页签,单击<新建>,创建基于ACL的NAT出方向动态转换规则,具体配置内容如下所示:

      图-5 新建NAT出方向动态转换(基于ACL)

      图-6 新建NAT出方向动态转换页面(基于ACL)

      表-2 基于ACL的NAT出方向动态地址转换配置说明

      配置项

      说明

      接口

      NAT转换应用的接口,通常应用在外网侧接口上

      ACL

      对匹配ACL permit规则的报文进行地址转换

      不指定ACL的情况下,不对转换对象进行限制

      转换后源地址

      选择源地址转换使用的NAT地址,分为如下两种:

      • NAT地址组:NAT转换时使用NAT地址组中的IP地址

      • 接口IP地址:NAT转换时直接使用接口上的IP地址

      一个地址组被PAT方式转换规则引用后,不能再被NO-PAT方式的转换规则引用,反之亦然

      VRF

      配置转换后源地址所属的VPN。缺省为“公网”,表示不属于任何一个VPN

      在VPN组网中,该项必须配置,且VPN实例的名称必须与该接口关联的VPN实例一致

      转换模式

      指定NAT动态地址转换的模式:

      • PAT:对于匹配转换规则的报文,使用地址组中的地址或该接口的地址进行源地址转换,同时转换源端口

      • NO-PAT:对于匹配转换规则的报文,使用地址组中的地址进行源地址转换,但不转换源端口

      优先使用原始端口

      PAT方式分配端口时尽量不转换端口

      该项仅转换模式选择为“PAT”时可配置

      允许反向地址转换

      允许反向地址转换,即在内网用户主动向外网发起连接并成功触发建立地址转换表项的情况下,允许外网向该内网用户发起的连接使用已建立的地址转换表项进行目的地址转换

      该项仅转换模式选择为“NO-PAT”时可配置

      启用规则

      启用该NAT地址转换规则

      统计

      开启规则命中统计功能,可查看该规则的命中次数

    3. 单击<确定>,完成NAT动态转换配置。

  3. 配置基于对象组的NAT动态地址转换

    1. 选择“策略 > 接口NAT > IPv4”。

    2. 选择<NAT出方向动态转换(基于对象组)>页签,单击<新建>,创建基于对象组的NAT出方向动态转换规则,具体配置内容如下所示:

      图-7 新建NAT出方向动态转换(基于对象组)

      图-8 新建NAT出方向动态转换页面(基于对象组)

      表-3 基于对象组的NAT出方向动态地址转换配置说明

      配置项

      说明

      规则名称

      此NAT规则的名称

      规则描述

      此NAT规则的描述信息

      出接口

      NAT转换应用的接口,通常应用在外网侧接口上

      源IP地址

      NAT规则引用的源地址对象组,用于匹配报文的源IP地址

      可配置多个地址对象组,各项间为“或”关系,即只需要匹配其中任一地址对象组

      目的IP地址

      NAT规则引用的目的地址对象组,用于匹配报文的目的IP地址

      可配置多个地址对象组,各项间为“或”关系,即只需要匹配其中任一地址对象组

      服务

      NAT规则引用的服务对象组,用于匹配报文携带的服务类型

      可配置多个服务对象组,各项间为“或”关系,即只需要匹配其中任一服务对象组

      服务、源IP地址、目的IP地址配置项间为“与”关系,即源IP地址、目的IP地址和服务类型均匹配上述配置项的报文才被视为匹配此转换规则

      动作

      指定NAT动态地址转换的模式:

      • PAT:对于匹配转换规则的报文,使用地址组中的地址或该接口的地址进行源地址转换,同时转换源端口

      • NO-PAT:对于匹配转换规则的报文,使用地址组中的地址进行源地址转换,但不转换源端口

      • 接口IP地址:NAT转换时直接使用接口上的IP地址

      • 不做转换:不对符合此规则中匹配条件的报文进行地址转换

      转换后源地址

      选择源地址转换使用的NAT地址组

      一个地址组被PAT方式转换规则引用后,不能再被NO-PAT方式的转换规则引用,反之亦然

      优先使用原始端口

      PAT方式分配端口时尽量不转换端口

      该项仅转换模式选择为“PAT”或“接口IP地址”时可配置

      允许反向地址转换

      允许反向地址转换,即在内网用户主动向外网发起连接并成功触发建立地址转换表项的情况下,允许外网向该内网用户发起的连接使用已建立的地址转换表项进行目的地址转换

      该项仅转换模式选择为“NO-PAT”时可配置

      启用规则

      启用该NAT地址转换规则

    3. 单击<确定>,完成NAT动态转换配置。

配置NAT内部服务器

在实际应用中,内网中的服务器可能需要对外部网络提供一些服务,例如给外部网络提供Web服务,或是FTP服务。这种情况下,NAT设备允许外网用户通过指定的NAT地址和端口访问这些内部服务器,NAT内部服务器的配置就定义了NAT地址和端口与内网服务器地址和端口的映射关系。

配置步骤

  1. 配置NAT内部服务器

    1. 选择“策略 > 接口NAT > IPv4”。

    2. 选择<NAT内部服务器>页签,单击<新建>,新建NAT内部服务器规则,具体配置内容如下所示:

      图-9 新建NAT内部服务器

      图-10 新建NAT内部服务器页面

      表-4 NAT内部服务器配置说明

      配置项

      说明

      名称

      此NAT映射规则的名称

      接口

      NAT内部服务器应用的接口,通常配置在外网侧接口上

      协议类型

      指定协议类型

      如果不指定协议类型,则表示对所有协议类型的报文都生效

      映射方式

      选择NAT内部服务器的地址与端口映射关系,详细介绍请参见表-1

      映射备注

      针对此NAT映射规则的备注信息

      外网地址

      指定IP地址

      表示内部服务器提供给外部网络访问的IP地址

      使用当前接口的主IP地址作为内部服务器的外网地址(Easy IP)

      表示使用当前接口的IP地址作为内部服务器的外网地址,即实现Easy IP方式的内部服务器

      使用Loopback接口的主IP地址作为内部服务器的外网地址

      表示使用指定接口的IP地址作为内部服务器的外网地址,即实现Easy IP方式的内部服务器,目前只支持Loopback接口

      外网端口

      外网端口号或者外网端口号的范围,具体与选择的映射方式有关

      配置外网端口号范围时,外网结束端口必须大于外网起始端口

      外网VRF

      对外公布的外网地址所属的VPN

      缺省值为“公网”,表示对外公布的外网地址不属于任何一个VPN

      内部服务器IP地址

      内部服务器的内网IP地址或者IP地址范围,具体与选择的映射方式有关

      配置IP地址范围时,内部服务器结束IP地址必须大于内部服务器起始IP地址。该地址范围的数量必须和外网起始端口、外网结束端口定义的端口数量相同

      内部服务器端口

      内部服务器的内网端口号或者端口号范围,具体与选择的映射方式有关

      配置内网端口号范围时,内网结束端口必须大于内网起始端口

      内部服务器VRF

      内部服务器所属的VPN

      缺省值为“公网”,表示内部服务器不属于任何一个VPN

      报文匹配规则(ACL)

      对匹配ACL permit规则的报文使用内部服务器的映射表进行地址转换

      不指定ACL的情况下,不对转换对象进行限制

      VRRP备份组

      配置此功能后,所绑定VRRP备份组中的Master设备将使用虚拟IP地址和虚拟MAC地址响应ARP请求报文。在高可靠性组网环境中需要配置此功能。此功能不同设备的支持情况不同,请以设备Web页面的实际支持情况为准

      允许反向地址转换

      允许私网侧内部服务器主动访问外网。内部服务器主动访问外网时,将私网地址转换为内部服务器向外提供服务的外网IP地址

      该项仅映射方式选择为“外网地址单一,未使用外网端口或外网端口单一”可配置

      启用规则

      启用该NAT映射规则

      统计

      开启规则命中统计功能,可查看该规则的命中次数

    3. 单击<确定>,完成NAT内部服务器配置。

配置NAT静态转换

静态地址转换是指外部网络和内部网络之间的地址映射关系由配置确定,该方式适用于内部网络与外部网络之间存在固定访问需求的组网环境。

配置思路

目前,仅支持出方向的NAT静态地址转换,配置思路如下图所示。

图-11 NAT静态地址转换配置指导图

配置步骤

  1. 选择“策略 > 接口NAT > IPv4”。

  2. 选择<NAT静态转换>页签,单击<新建>,创建NAT静态转换策略,具体配置内容如下所示:

    图-12 新建NAT静态转换

    图-13 新建NAT静态转换页面

    表-5 NAT静态地址转换配置说明

    配置项

    说明

    转换方式

    选择静态地址转换的方式:

    • 一对一:实现一个内部私有网络地址与一个外部公有网络地址之间的转换

    • 网段对网段:实现一个内部私有网络与一个外部公有网络之间的地址转换

    • 地址对象组:实现基于对象组的内部私有网络地址与外部公有网络地址的转换

    内网地址

    内网IP地址。此项具体的配置与选择的转换方式有关

    对于地址对象组方式,需要引用IPv4地址对象组

    内网VRF

    内网IP地址所属的VPN。缺省为“公网”,表示不属于任何一个VPN

    外网地址

    外网IP地址。此项具体的配置与选择的转换方式有关

    对于地址对象组方式,需要引用IPv4地址对象组

    外网VRF

    外网IP地址所属的VPN。缺省为“公网”,表示不属于任何一个VPN

    ACL

    指定ACL,用于控制内网主机可以访问的外网地址

    VRRP备份组

    配置此功能后,所绑定VRRP备份组中的Master设备将使用虚拟IP地址和虚拟MAC地址响应ARP请求报文。在高可靠性组网环境中需要配置此功能。此功能不同设备的支持情况不同,请以设备Web页面的实际支持情况为准

    反向地址转换

    开启该功能后,从外网主动访问内网的报文必须通过ACL反向匹配,才能使用该策略进行目的地址转换

    启用规则

    启用该NAT地址转换规则

    统计

    开启规则命中统计功能,可查看该规则的命中次数

  3. 单击<确定>,完成NAT出方向静态地址转换。

  4. 单击<策略应用>按钮,选中接口前的复选框。

    图-14 策略应用

    图-15 策略应用页面

  5. 单击<开启>,将NAT静态转换策略应用到接口上。

配置NAT444静态转换

NAT444是运营商网络部署NAT的整体解决方案,它基于NAT444网关,结合AAA服务器、日志服务器等配套系统,提供运营商级的NAT,并支持用户溯源等功能。

配置思路

NAT444静态地址转换的配置思路如下图所示。

图-16 NAT444静态地址转换配置指导图

配置步骤

  1. 单击“策略 > 接口NAT > IPv4”。

  2. 选择<NAT444静态转换>页签,单击<新建>,新建NAT444静态转换。

    图-17 新建NAT444静态转换

    图-18 新建NAT444静态转换页面

  3. 选择NAT444静态转换应用的接口。

  4. 选择或新建端口块组。

  5. (可选)选择开启统计功能,可查看该规则的命中次数

  6. 单击<确定>,完成NAT444静态转换。

配置NAT高级设置

配置NAT DNS映射

通过配置DNS映射,可以在DNS服务器位于外网的情况下,实现内网用户可通过域名访问位于同一内网的内部服务器的功能。

  1. 单击“策略 > 接口NAT > IPv4”。

  2. 选择<NAT DNS映射>页签,单击<新建>,新建域名到内部服务器的映射,具体配置内容如下所示:

    图-19 NAT DNS映射

    图-20 NAT DNS映射页面

    表-6 NAT DNS映射配置说明

    配置项

    说明

    域名

    表示内部服务器的域名

    内部服务器协议类型

    表示内部服务器的协议类型,可选择TCP或UDP

    外网地址

    指定IP地址

    表示内部服务器提供给外部网络访问的IP地址内部服务器的外网地址

    Easy IP

    表示使用指定接口的IP地址作为内部服务器的外网地址,目前只支持Loopback接口

    外网端口号

    表示内部服务器的外网端口号

  3. 单击<确定>,完成映射配置。

配置NAT Hairpin

通过在内网侧接口上使能NAT hairpin功能,可以实现内网用户使用NAT地址访问内网服务器或内网其它用户。

  1. 单击“策略 > 接口NAT > IPv4”。

  2. 选择<NAT Hairpin>页签,勾选接口后单击<开启>,在选中接口上开启NAT Hairpin功能。

    图-21 在选中接口上开启NAT Hairpin

配置NAT 全局开关

广域网双出口组网环境中,如果两个出接口属于相同的安全域,当一个接口的链路发生故障导致流量切换到另一接口的链路时,NAT设备不会删除原来的会话表项,流量将与原来的会话表项匹配,从而导致用户无法访问外网。为了避免该问题的发生,可以开启双出口下的NAT会话重建功能,使流量触发重新建立NAT会话表项,实现主备链路切换时的业务可用性。

  1. 单击“策略 > 接口NAT > IPv4”。

  2. 选择<全局配置>页签,勾选“双出口下的NAT会话重建”,并单击<应用>,开启双出口下的NAT会话重建功能。

    图-22 开启双出口下的NAT会话重建功能

配置PAT转换模式

  1. 单击“策略 > 接口NAT > IPv4”。

  2. 选择<全局配置>页签,选择PAT转换模式,并单击<应用>,使用指定的PAT模式转换报文。

    图-23 使用指定的PAT转换模式