網路位址轉換 (NAT) 是當公司、家庭或教室內的設備需要時將私人 IP 位址轉換為公用 IP 位址 的過程。與外界溝通。 在下一節中,我們將探討 NAT(網路位址轉換)的基礎知識並評估其優缺點。
NAT 的定義
NAT(Network Address Translation)是一種網路位址轉換技術,用於將私網的IP位址轉換為公網可識別的IP位址,或將公網的IP位址轉換為私網可識別的IP位址。
為什麼要使用NAT?
IPv4 位址稀缺。 儘管使用非機密位址可以暫時減緩 IPv4 位址的消耗,但網路使用者的快速成長仍然是一個重大問題,使 IPv4 位址面臨耗盡的風險。
因此,一種稱為網路位址轉換(NAT)的方法被提出來緩解IPv4位址耗盡的問題
NAT 的工作原理
當內部網路上的裝置(如電腦、手機)需要存取外部網路(如網際網路)時,它們會傳送封包至目標裝置的IP位址。
在內部網路和外部網路的邊界處,有一個NAT設備(通常是路由器)。 當該裝置收到來自內部網路的封包時,它會檢查封包的目標 IP 位址。
如果目的IP位址是外部網路上的位址,則NAT設備會將來源IP位址從內部網路設備的私有IP位址轉換為NAT設備所公開的IP位址。 同時NAT設備也會記錄這個映射關係,以便在回應從外部網路傳回的資料包時進行反向轉換。
NAT設備將轉換後的封包傳送到外部網路。 這樣,外部網路上的設備就會認為資料來自NAT設備暴露的IP位址。
當外部網路的設備向NAT設備暴露的IP位址發送回應時,NAT設備會尋找先前記錄的對映關係,將目標IP位址從公網IP位址轉換為對應的私人網路IP位址。內部網路設備,並將回應資料包轉送到內部網路。
透過NAT,內部網路可以共享少量的公網IP位址,因為內部設備的私人網路IP位址會對應到公網IP位址。 此技術有助於解決IPv4位址不足的問題,同時提供一定程度的安全性,因為外部網路無法直接存取內部網路設備的私有IP位址。
NAT 類型
NAT 主要分為三種:
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靜態NAT:一對一映射,將內部私網的固定IP位址映射到外部公網的固定IP位址。
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動態NAT:為內部私網中的設備動態分配公網IP位址,根據設備的需要動態分配IP位址。 當裝置不再需要連線時,IP位址被釋放並可以指派給其他裝置。
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PAT(連接埠位址轉換,也稱為NAT Overload):將多個內部專用網路裝置的IP位址對應到單一公用IP位址,並透過不同的連接埠號碼來區分這些裝置。 這種方法可以實現多對多映射並更有效地使用公共 IP 位址。
NAT的作用
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位址隱藏:透過將內部專用網路的真實IP位址隱藏在公共網路後面,提高網路的安全性,因為外部網路無法直接存取內部網路的真實IP位址。
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IP位址重複使用:允許多台內部設備共用一個或多個公用IP位址,節省IP位址的使用。
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過渡技術:在IPv4耗盡的情況下,NAT可以幫助IPv4和IPv6之間的過渡,實現IPv4和IPv6網路的互通。
NAT 的優點和缺點
網路位址轉換 (NAT) 是一種網路技術,用於將專用網路中的 IP 位址對應到公用網路上的 IP 位址,從而允許多個裝置共用單一公用 IP 位址。 此技術主要應用於IPv4網絡,因為IPv4位址資源有限,而NAT可以幫助解決IP位址短缺的問題。 以下是NAT的優點和缺點:
優勢:
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IP 位址節省: NAT 允許多個內部設備共用一個或一組公用 IP 位址。
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網路安全增強: NAT 充當防火牆,[隱藏真實 IP 位址](/blog/5-easy-ways-to-hide-your-ip-address ),使得外部無法直接存取內部網絡,從而提高安全性。
###缺點:
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通訊複雜性: NAT 引入了額外的複雜性,因為它需要維護轉換表來追蹤內部和外部 IP 位址之間的映射,這可能會影響網路效能並增加網路延遲。
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應用限制: 某些應用程式和服務可能無法正常運作或需要特殊配置才能適應 NAT。 特別是對於一些需要外部直接存取的業務,例如視訊會議、P2P應用程式等。
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不利於端對端連線: NAT會破壞端對端連接的原理,使得某些應用程式無法直接建立點對點連接,需要採取額外的措施,例如連接埠轉送(Port Forwarding)。
NAT 改進
- 使用 IPv6:
可用的 IPv6 位址 非常廣泛,每個設備都可以擁有公共 IP 位址,但 IPv6 需要時間被廣泛採用。
- NAT穿透技術:
NAT穿透技術使網路應用程式能夠識別並獲取其背後的NAT設備的公共IP位址。 這允許他們為自己建立連接埠映射條目。 請注意,這些操作是由 NAT 裝置後面執行的應用程式自動執行的。