Cisco Packet Tracer NAT模拟实验

by: 铁乐猫

date: 2020-09-22

cisco packet tracer : 7.2.2

NAT简介

NAT允许将私有IP地址映射到公网(合法的Internet IP) 地址,以此来做到多个内网ip共用一个公网ip之类。

NAT使用场景：

  • 需要连接Internet,但是你的主机没有公网IP地址
  • 更换了一个新的ISP, 需要重新组织网络
  • 需要合并两个具有相同网络地址的内网

NAT一般应用在边界路由器中,比如公司连接Internet的路由器上,其最显著的优点是节约合法公网IP地址。

NAT类型:

  • 静态NAT: 一对一映射,每台主机对应一个真实的IP地址。或一个内网网段共同使用一个真实的外网ip。
  • 动态NAT: 从设置好的公有ip的地址池中提供一个公网iP地址给来申请映射的私有IP地址使用。
  • PAT: 通过端口区分内网主机,将多个私网IP地址映射到一个公网IP。

基础拓扑

如图，左半部分蓝色框内的模拟内网环境，右半部分红色框住的模拟为外网环境。

连好线后，开始配置，中间的route0配置如下：

Route0

  • 端口配置
interface GigabitEthernet0/0

 ip address 10.0.0.1 255.255.255.0

 duplex auto

 speed auto

!

interface GigabitEthernet0/1

 ip address 131.107.0.1 255.255.255.0

 duplex auto

 speed auto

!

其中，ip address 配置ip地址例：

Router0(config)# int gig0/0

Router0(config-if)# ip add 10.0.0.1 255.255.255.0

Router0(config-if)# no shutdown
  • 静态路由配置
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 131.107.0.254

Route1

  • 端口配置
interface GigabitEthernet0/0

 ip address 131.107.0.254 255.255.255.0

 duplex auto

 speed auto

!

interface GigabitEthernet0/1

 ip address 202.99.160.1 255.255.255.0

 duplex auto

 speed auto

!
  • 静态路由配置
ip route 131.107.0.0 255.255.255.0 131.107.0.1

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 202.99.160.2

模拟的客户端pc0/pc1/Server0

直接点击打开使用图形界面配置上各自的ip和网关即可。不再详说。

配置静态NAT

模拟静态地址规划一

机器名称 ：pc0

私网ip地址: 10.0.0.3

映射公网地址： 131.107.0.3

第一个实验我们先做一对一映射的模拟，简单的就是将pc0访问外网的时候映射出去变为131.107.0.3这个地址。

Router0 配置nat inside和outside

Router0(config)# int gig0/0

Router0(config-if)# ip nat inside

Router0(config)# int gig0/1

Router0(config-if)# ip nat outside

主要是看ip nat inside 和 ip nat outside

inside 可以理解为内网进入端（被转换端），outside理解为公网出口端。

配置nat 一对一映射

Router0(config)# ip nat inside source static 10.0.0.3 131.107.0.3

主要看source来源，static的话就是精准的一对一映射。

  • 验证

开启debug ip nat查看

Router0# debug ip nat

pc0 ping 外网服务器（server0)

C:\>ping 202.99.160.2

Pinging 202.99.160.2 with 32 bytes of data:

Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time=1ms TTL=126

Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time=7ms TTL=126

Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time<1ms TTL=126

Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time<1ms TTL=126

Ping statistics for 202.99.160.2:

    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),

Approximate round trip times in milli-seconds:

    Minimum = 0ms, Maximum = 7ms, Average = 2ms

debug中可看到

Router>

NAT: s=10.0.0.3->131.107.0.3, d=202.99.160.2 [47]

NAT: s=10.0.0.3->131.107.0.3, d=202.99.160.2 [48]

NAT: s=10.0.0.3->131.107.0.3, d=202.99.160.2 [49]

NAT: s=10.0.0.3->131.107.0.3, d=202.99.160.2 [50]

NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.3->10.0.0.3 [93]

NAT: s=10.0.0.3->131.107.0.3, d=202.99.160.2 [51]

NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.3->10.0.0.3 [94]

NAT: s=10.0.0.3->131.107.0.3, d=202.99.160.2 [52]

NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.3->10.0.0.3 [95]

NAT: s=10.0.0.3->131.107.0.3, d=202.99.160.2 [53]

NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.3->10.0.0.3 [96]

NAT: s=10.0.0.3->131.107.0.3, d=202.99.160.2 [54]

NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.3->10.0.0.3 [97]

NAT: expiring 131.107.0.3 (10.0.0.3) icmp 44 (44)

NAT: expiring 131.107.0.3 (10.0.0.3) icmp 45 (45)

NAT: expiring 131.107.0.3 (10.0.0.3) icmp 46 (46)

NAT: expiring 131.107.0.3 (10.0.0.3) icmp 47 (47)

NAT: expiring 131.107.0.3 (10.0.0.3) icmp 48 (48)

NAT: expiring 131.107.0.3 (10.0.0.3) icmp 49 (49)

NAT: expiring 131.107.0.3 (10.0.0.3) icmp 50 (50)

NAT: expiring 131.107.0.3 (10.0.0.3) icmp 51 (51)

配置范围映射(PAT)

一组内网映射到一个公网ip（共用）

首先要先创建一个list

  • access-list 配置

这里配置地址表主要是应用于之后的nat转发中，毕竟很多时候一整个网段映射到同一公网ip才方便。

access-list 7 permit 10.0.0.0 0.0.0.255
  • ip nat inside source list 配置
ip nat inside source list 7 interface GigabitEthernet0/1 overload

list的话就是多个内网ip映射重载，所以后面跟的是接口。最主要的区别是后面跟了个overload。

  • 验证

    用pc1 ping server0

    C:\>ping 202.99.160.2 -n 16

Pinging 202.99.160.2 with 32 bytes of data:

Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time<1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time=1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time<1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time<1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time=1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time<1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time<1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time=1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time<1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time<1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time<1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time<1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time<1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time<1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time=1ms TTL=126
    
Reply from 202.99.160.2: bytes=32 time<1ms TTL=126

    debug中可以看到由于没有一对一映射成具体的ip，所以直接使用的是出口的ip地址：131.107.0.1

    NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [47]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [98]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [48]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [99]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [49]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [100]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [50]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [101]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [51]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [102]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [52]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [103]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [53]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [104]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [54]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [105]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [55]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [106]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [56]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [107]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [57]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [108]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [58]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [109]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [59]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [110]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [60]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [111]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [61]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [112]
    
NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [62]
    
NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [113]
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 47 (47)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 48 (48)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 49 (49)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 50 (50)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 51 (51)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 52 (52)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 53 (53)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 54 (54)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 55 (55)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 56 (56)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 57 (57)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 58 (58)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 59 (59)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 60 (60)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 61 (61)
    
NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 62 (62)

配置动态NAT

这种类型的Nat可以实现映射一个私有IP地址到注册IP地址池中的一个注册IP地址.但必须保证拥有足够的真实IP,保证每个在因特网中收发包的用户都有真实的IP可用.

比如: 你有3个外网IP,但内网有5台机器,使用动态NAT,只能同时有3台计算机访问Internet.

将上面配置的静态NAT保存为static_nat.pkt,再另存一份为dynamic_nat.pkt

以下实验在dynamicNAT.pkt上修改。

清除之前对route0路由器的静态配置:

Router0(config)#no ip nat inside source static 10.0.0.3 131.107.0.3

Router0(config)#no ip nat inside source list 7 interface GigabitEthernet0/1
  • 动态nat规划
//配置动态NAT

//定义访问控制列表,将网段添加到列表中

access-list 8 permit 10.0.0.0 0.0.0.255

//定义公网地址池,名称定义为tielemao

ip nat pool tielemao 131.107.0.1 131.107.0.3 netmask 255.255.255.0

//将列表list 8 和 公网地址池tielemao 关联

ip nat inside source list 8 pool todd

如下：

Router0(config)#access-list 8 permit 10.0.0.0 0.0.0.255

Router0(config)#ip nat pool tielemao 131.107.0.1 131.107.0.3 netmask 255.255.255.0

Router0(config)#ip nat inside source list 8 pool tielemao

ipnat_add_dynamic_cfg: id 2, flag 5, range 0

poolstart 131.107.0.1 poolend 131.107.0.3

id 2, flags 0, domain 0, lookup 0, aclnum 8 ,

        aclname 8 , mapname idb 0
  • 验证

同时用pc0 和pc1 ping server0, debug信息中可以看到分别自动从池中拿取了131.107.0.1和131.107.0.2

NAT: s=10.0.0.3->131.107.0.2, d=202.99.160.2 [57]

NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.2->10.0.0.3 [136]

NAT: s=10.0.0.4->131.107.0.1, d=202.99.160.2 [83]

NAT*: s=202.99.160.2, d=131.107.0.1->10.0.0.4 [137]

....

NAT: expiring 131.107.0.1 (10.0.0.4) icmp 90 (90)

NAT: expiring 131.107.0.2 (10.0.0.3) icmp 62 (62)

配置PAT

简单来说就是类似将内网的服务通过端口映射出公网给外面的也能访问。

保存dynamic_nat.pkt后,另存一份pat_nat.pkt, 在pat_nat.pkt进行修改,

另外增加三台server机器做为模拟. 拓扑如下：

server1: 10.0.0.5 提供80端口web服务

server2: 10.0.0.6 8080 web

server3: 10.0.0.7 443 https

清除之前的nat配置

Router0(config)#no ip nat inside source list 8 pool tielemao

Router0(config)#no access-list 7 permit 10.0.0.0 0.0.0.255

启用PAT,命令和之前的动态NAT命令极其相似, 规划如下:

access-list 8 permit 10.0.0.0 0.0.0.255 # list可以不变

ip nat pool tielemao 131.107.0.1 131.107.0.3 netmask 255.255.255.0 # 仍然是有个pool池

//注意区别在后面加了个overload,即启用PAT

ip nat inside source list 8 pool tielemao overload

配置如下，因list和pool都是在之前就有创建，所以其实就只敲一条命令就成了：

Router0(config)#ip nat inside source list 8 pool tielemao overload

ipnat_add_dynamic_cfg: id 3, flag 5, range 0

poolstart 131.107.0.1 poolend 131.107.0.3

id 3, flags 0, domain 0, lookup 0, aclnum 8 ,

        aclname 8 , mapname idb 0

server1-3分别ping server0，可以ping通。

端口映射,要想让内网的服务器供外网访问,还需要做端口映射:

//端口映射,将我们拥有的三个公网ip的80端口分别映射给三台服务器

ip nat inside source static tcp 10.0.0.5 80 131.107.0.3 80

ip nat inside source static tcp 10.0.0.6 443 131.107.0.2 443

ip nat inside source static tcp 10.0.0.7 80 131.107.0.1 8080

实际配置如下：

Router0(config)#ip nat inside source static tcp 10.0.0.5 80 131.107.0.3 80


Router0(config)#ip nat inside source static tcp 10.0.0.6 443 131.107.0.2 443


Router0(config)#ip nat inside source static tcp 10.0.0.7 80 131.107.0.1 8080

验证，这次使用外网server0来访问内网的三台server

选择Desktop中的Web Browser模拟浏览器访问，如图：

为了便于区别，可以分别在server1，2，3的Services上编辑一下hello world, 将相应的名字添加进去。

如图，记得修改完成后点击save：

server1 80

server2 443

server3 8080

需要注意的是: 内网地址访问外网地址时,PAT对外地址地址只有一个,

尽管这里是用了3个外网地址做PAT,但其实所有机器访问外网,路由器只会用一个外网地址,剩下两个没有用到.

但是,做端口映射的时候,是可以用到剩下的两个IP的!

也就是,外网访问内网服务器时才会用到做过端口映射的IP.

所以,一般做PAT地址转换,一组机器只用一个公网IP.

实验至此，完美完成预期，也加深了对nat的理解。

end

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