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13.1 什么是NAT NAT#xff08;Network Address Translation#xff09;地址转换技术#xff0c;是一种将内部网络的私有 IP 地址转换为外部网络的公有 IP 地址的技术。其主要作用是实现多个内部网络设备通过一个公有 IP 地址访问外部网络#x…十三 NAT网络地址转换技术
13.1 什么是NAT NATNetwork Address Translation地址转换技术是一种将内部网络的私有 IP 地址转换为外部网络的公有 IP 地址的技术。其主要作用是实现多个内部网络设备通过一个公有 IP 地址访问外部网络有效解决了 IPv4 地址空间不足的问题。在 NAT 转换过程中路由器会在数据包从内部网络发往外部网络时将源 IP 地址替换为公有 IP 地址并记录转换关系当外部网络回应数据包时再根据记录将目标 IP 地址转换回内部私有 IP 地址从而实现内外网络间的通信。 实现公网地址和私网地址之间的转换 13.2 NAT技术的原理 当内部网络的数据包发往外部网络时NAT 设备如路由器修改数据包的源 IP 地址将私有 IP 替换为公网 IP并记录映射关系当外部响应数据包返回时NAT 设备依据映射关系把目的 IP 地址从公网 IP 还原为私有 IP确保数据包准确送达内部设备。 13.3 IP地址的A,B,C,D,E分类 1A 类地址 范围0.0.0.0 到 127.255.255.255。第一位为 “0”表示网络号后面 24 位表示主机号。 默认子网掩码255.0.0.0。 用途适用于拥有大量主机的超大型网络如国家级网络或大型跨国公司网络等。 2B 类地址 范围128.0.0.0 到 191.255.255.255。前两位为 “10”网络号占 16 位主机号占 16 位。 默认子网掩码255.255.0.0。 用途常用于中等规模的网络如一些中型企业、学校或科研机构的网络。 3C 类地址 范围192.0.0.0 到 223.255.255.255。前三位为 “110”网络号占 24 位主机号占 8 位。 默认子网掩码255.255.255.0。 用途适用于小型网络如小型企业、办公室或家庭网络等。 4D 类地址 范围224.0.0.0 到 239.255.255.255。前四位为 “1110”是多播组播地址。 特点主要用于多播通信即一台主机向一组主机发送数据这些主机可以在不同的网络中通过加入同一个多播组来接收数据。 用途常用于视频会议、在线直播、游戏等需要将数据同时发送给多个接收者的场景。 5E 类地址 范围240.0.0.0 到 255.255.255.255。前四位为 “1111”。 特点保留为实验和研究使用一般不会在普通的网络环境中使用。 # A,B,C--单播地址--既可以做源IP地址也可以做目标IP地址# D--组播地址--仅能作为目标IP使用不能作为源IP使用# E--保留地址# 单播一对一 广播一对所有 组播一对多同一个组播组A:0XXX XXXX (0.0.0.0-127.255.255.255) 大型网络默认掩码255.0.0.0B:10XX XXXX (128.0.0.0-191.255.255.255) 中型网络默认掩码255.255.0.0C:110X XXXX (192.0.0.0-223.255.255.255) 小型网络默认掩码255.255.255.0D:1110 XXXX (224.0.0.0-239.255.255.255)E:1111 XXXX (240.0.0.0-255.255.255.255)
特殊IP地址 #特殊IP地址(1)127.0.0.1-127.255.255.255 环回地址作用用于本地主机进行网络软件测试以及本地进程间通信。发送到环回地址的数据不会真正发送到网络而是直接返回给本地主机可验证网络协议栈是否正常工作便于诊断网络配置和软件问题。(2)255.255.255.255 受限广播地址作用用于向同一网段内的所有设备发送消息可实现网络发现、设备查找及 DHCP 请求等功能方便网络中的信息交互与配置。(3)主机位全是1的地址 直接广播地址在 IPv4 中它用于向特定网络中的所有主机发送数据包如子网广播地址可实现子网内全体主机接收消息。作用让网络中的一台设备向同一网段的所有其他设备快速发送相同信息常用于网络发现、动态分配地址请求等场景以提高网络通信效率。(4)主机位全是0的地址 192.168.1.0192.168.1.x --网段(网络号网络地址)是网络地址用于标识一个特定的网络代表整个网段而不是某台具体主机如 192.168.1.0 表示一个 C 类网络。作用:在网络路由和寻址中帮助路由器等设备识别和区分不同的网络以便正确地转发数据包实现网络之间的通信和数据传输。(5)0.0.0.0 它通常表示不确定的、无效的或未指定的网络地址在网络配置中常作为默认路由或用于表示本机的所有网络接口。(可以代表没有地址可以代表所有地址)作用:主要是在服务器启动时绑定到 0.0.0.0 表示监听所有可用的网络接口还可用于动态分配 IP 前的临时占位及作为默认路由目标引导未匹配其他路由的流量。(6)169.254.0.0/16 本地链路地址是自动专用 IP 寻址APIPA使用的地址范围属于链路本地地址用于在没有 DHCP 服务器时给主机自动分配 IP。作用:当主机无法从 DHCP 服务器获取动态 IP 时可自动从该范围内获取 IP 实现本地网络通信方便临时组网或应急网络连接。 注意在IP地址空间中A,B,C三类IP地址中各有一部分IP地址被称为私有地址私网地址其余的地址被称为公网地址公有地址
私网地址在A.B.C三类IP地址的范围
地址类型范围A类10.0.0.0–10.255.255.255B类172.16.0.0–172.31.255.255C类192.168.0.0–192.168.255.255 13.4 公网地址和私网地址 公网地址是在互联网上具有全球唯一性的 IP 地址由互联网相关机构统一分配。可在公共互联网上直接进行路由和寻址能使设备与全球范围内的其他网络设备进行通信是互联网中设备实现跨网络数据交互的正式标识如网站服务器、企业网关等对外服务的设备通常使用公网地址。 私网地址私有 IP 地址是为满足内部网络通信需求而专门预留的特定地址段如 10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16 等。私网地址不能在公网直接路由仅用于局域网内设备的标识与通信通过网络地址转换NAT技术可实现与公网的间接通信以节省公网地址资源并提高网络安全性。
