一、概述

　　1. 什么是NAT

　　在傳統(tǒng)的標準的TCP/IP通信過程中，所有的路由器僅僅是充當(dāng)一個中間人的角色，也就是通常所說的存儲轉(zhuǎn)發(fā)，路由器并不會對轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包進行修改，更為確切的說，除了將源MAC地址換成自己的MAC地址以外，路由器不會對轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包做任何修改。NAT(Network Address Translation網(wǎng)絡(luò)地址翻譯)恰恰是出于某種特殊需要而對數(shù)據(jù)包的源ip地址、目的ip地址、源端口、目的端口進行改寫的操作。

　　2. 為什么要進行NAT

　　我們來看看再什么情況下我們需要做NAT。

　　假設(shè)有一家ISP提供園區(qū)Internet接入服務(wù)，為了方便管理，該ISP分配給園區(qū)用戶的IP地址都是偽IP，但是部分用戶要求建立自己的WWW服務(wù)器對外發(fā)布信息，這時候我們就可以通過NAT來提供這種服務(wù)了。我們可以在防火墻的外部網(wǎng)卡上綁定多個合法IP地址，然后通過NAT技術(shù)使發(fā)給其中某一個IP地址的包轉(zhuǎn)發(fā)至內(nèi)部某一用戶的WWW服務(wù)器上，然后再將該內(nèi)部WWW服務(wù)器響應(yīng)包偽裝成該合法IP發(fā)出的包。

　　再比如使用撥號上網(wǎng)的網(wǎng)吧，因為只有一個合法的IP地址，必須采用某種手段讓其他機器也可以上網(wǎng)，通常是采用代理服務(wù)器的方式，但是代理服務(wù)器，尤其是應(yīng)用層代理服務(wù)器，只能支持有限的協(xié)議，如果過了一段時間后又有新的服務(wù)出來，則只能等待代理服務(wù)器支持該新應(yīng)用的升級版本。如果采用NAT來解決這個問題，

　　因為是在應(yīng)用層以下進行處理，NAT不但可以獲得很高的訪問速度，而且可以無縫的支持任何新的服務(wù)或應(yīng)用。

　　還有一個方面的應(yīng)用就是重定向，也就是當(dāng)接收到一個包后，不是轉(zhuǎn)發(fā)這個包，而是將其重定向到系統(tǒng)上的某一個應(yīng)用程序。最常見的應(yīng)用就是和squid配合使用成為透明代理，在對http流量進行緩存的同時，可以提供對Internet的無縫訪問。

　　3. NAT的類型

　　在linux2.4的NAT-HOWTO中，作者從原理的角度將NAT分成了兩種類型，即源NAT(SNAT)和目的NAT(DNAT)，顧名思義，所謂SNAT就是改變轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的源地址，所謂DNAT就是改變轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的目的地址。 

　　二、原理

　　在“用iptales實現(xiàn)包過慮型防火墻”一文中我們說過，netfilter是Linux 核心中一個通用架構(gòu)，它提供了一系列的"表"(tables)，每個表由若干"鏈"(chains)組成，而每條鏈中可以有一條或數(shù)條規(guī)則(rule)組成。并且系統(tǒng)缺省的表是"filter"。但是在使用NAT的時候，我們所使用的表不再是"filter"，而是"nat"表，所以我們必須使用"-t nat"選項來顯式地指明這一點。因為系統(tǒng)缺省的表是"filter"，所以在使用filter功能時，我們沒有必要顯式的指明"-t filter"。

　　同filter表一樣，nat表也有三條缺省的"鏈"(chains)，這三條鏈也是規(guī)則的容器，它們分別是:

　　PREROUTING:可以在這里定義進行目的NAT的規(guī)則，因為路由器進行路由時只檢查數(shù)據(jù)包的目的ip地址，所以為了使數(shù)據(jù)包得以正確路由，我們必須在路由之前就進行目的NAT;

　　POSTROUTING:可以在這里定義進行源NAT的規(guī)則，系統(tǒng)在決定了數(shù)據(jù)包的路由以后在執(zhí)行該鏈中的規(guī)則。

　　OUTPUT:定義對本地產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包的目的NAT規(guī)則。

    三、操作語法

　　如前所述，在使用iptables的NAT功能時，我們必須在每一條規(guī)則中使用"-t nat"顯示的指明使用nat表。然后使用以下的選項:

　　1. 對規(guī)則的操作

　　加入(append) 一個新規(guī)則到一個鏈 (-A)的最后。

　　在鏈內(nèi)某個位置插入(insert) 一個新規(guī)則(-I)，通常是插在最前面。

　　在鏈內(nèi)某個位置替換(replace) 一條規(guī)則 (-R)。

　　在鏈內(nèi)某個位置刪除(delete) 一條規(guī)則 (-D)。

　　刪除(delete) 鏈內(nèi)第一條規(guī)則 (-D)。

　　2. 指定源地址和目的地址

　　通過--source/--src/-s來指定源地址(這里的/表示或者的意思，下同)，通過--destination/--dst/-s來指定目的地址。可以使用以下四中方法來指定ip地址:

　　a. 使用完整的域名，如“www.linuxaid.com.cn”;

　　b. 使用ip地址，如“192.168.1.1”;

　　c. 用x.x.x.x/x.x.x.x指定一個網(wǎng)絡(luò)地址，如“192.168.1.0/255.255.255.0”;

　　d. 用x.x.x.x/x指定一個網(wǎng)絡(luò)地址，如“192.168.1.0/24”這里的24表明了子網(wǎng)掩碼的有效位數(shù)，這是 UNIX環(huán)境中通常使用的表示方法。

　　缺省的子網(wǎng)掩碼數(shù)是32，也就是說指定192.168.1.1等效于192.168.1.1/32。

　　3. 指定網(wǎng)絡(luò)接口

　　可以使用--in-interface/-i或--out-interface/-o來指定網(wǎng)絡(luò)接口。從NAT的原理可以看出，對于PREROUTING鏈，我們只能用-i指定進來的網(wǎng)絡(luò)接口;而對于POSTROUTING和OUTPUT我們只能用-o指定出去的網(wǎng)絡(luò)接口。

　　4. 指定協(xié)議及端口

　　可以通過--protocol/-p選項來指定協(xié)議，如果是udp和tcp協(xié)議，還可--source-port/--sport和 --destination-port/--dport來指明端口。

　　四、準備工作

　　1. 編譯內(nèi)核，編譯時選中以下選項，具體可參看“用iptales實現(xiàn)包過慮型防火墻”一文:

　　 Full NAT

　　 MASQUERADE target support

　　 REDIRECT target support

　　2. 要使用NAT表時，必須首先載入相關(guān)模塊:

　　modprobe ip_tables

　　modprobe ip_nat_ftp

　　iptable_nat 模塊會在運行時自動載入。

    五、使用實例

　　1. 源NAT(SNAT)

　　比如，更改所有來自192.168.1.0/24的數(shù)據(jù)包的源ip地址為1.2.3.4:

　　iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.1.0/24 -o eth0 -j SNAT --to 1.2.3.4

　　這里需要注意的是，系統(tǒng)在路由及過慮等處理直到數(shù)據(jù)包要被送出時才進行SNAT。

　　有一種SNAT的特殊情況是ip欺騙，也就是所謂的Masquerading，通常建議在使用撥號上網(wǎng)的時候使用，或者說在合法ip地址不固定的情況下使用。比如

　　# iptables -t nat -A POSTROUTING -o ppp0 -j MASQUERADE

　　可以看出，這時候我們沒有必要顯式的指定源ip地址等信息。

　　2. 目的SNAT(DNAT)

　　比如，更改所有來自192.168.1.0/24的數(shù)據(jù)包的目的ip地址為1.2.3.4:

　　iptables -t nat -A PREROUTING -s 192.168.1.0/24 -i eth1 -j DNAT --to 1.2.3.4

　　這里需要注意的是，系統(tǒng)是先進行DNAT，然后才進行路由及過慮等操作。

　　有一種DNAT的特殊情況是重定向，也就是所謂的Redirection，這時候就相當(dāng)于將符合條件的數(shù)據(jù)包的目的ip地址改為數(shù)據(jù)包進入系統(tǒng)時的網(wǎng)絡(luò)接口的ip地址。通常是在與squid配置形成透明代理時使用，假設(shè)squid的監(jiān)聽端口是3128，我 們可以通過以下語句來將來自192.168.1.0/24，目的端口為80的數(shù)據(jù)包重定向到squid監(jiān)聽

　　端口:

　　iptables -t nat -A PREROUTING -i eth1 -p tcp -s 192.168.1.0/24 --dport 80

　　-j REDIRECT --to-port 3128

  　　六、綜合例子

　　1. 使用撥號帶動局域網(wǎng)上網(wǎng)

　　小型企業(yè)、網(wǎng)吧等多使用撥號網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，通常可能使用代理，但是考慮到成本、對協(xié)議的支持等因素，建議使用ip欺騙方式帶動區(qū)域網(wǎng)上網(wǎng)。

　　成功升級內(nèi)核后安裝iptables，然后執(zhí)行以下腳本:

　　#載入相關(guān)模塊

　　modprobe ip_tables

　　modprobe ip_nat_ftp

　　#進行ip偽裝

　　iptables -t nat -A POSTROUTING -o ppp0 -j MASQUERADE

　　2. ip映射

　　假設(shè)有一家ISP提供園區(qū)Internet接入服務(wù)，為了方便管理，該ISP分配給園區(qū)用戶的IP地址都是偽IP，但是部分用戶要求建立自己的WWW服務(wù)器對外發(fā)布信息。我們可以再防火墻的外部網(wǎng)卡上綁定多個合法IP地址，然后通過ip映射使發(fā)給其中某一 個IP地址的包轉(zhuǎn)發(fā)至內(nèi)部某一用戶的WWW服務(wù)器上，然后再將該內(nèi)部WWW服務(wù)器響應(yīng)包偽裝成該合法IP發(fā)出的包。

　　我們假設(shè)以下情景:

　　該ISP分配給A單位www服務(wù)器的ip為:

　　偽ip:192.168.1.100

　　真實ip:202.110.123.100

　　該ISP分配給B單位www服務(wù)器的ip為:

　　偽ip:192.168.1.200

　　真實ip:202.110.123.200

　　linux防火墻的ip地址分別為:

　　內(nèi)網(wǎng)接口eth1:192.168.1.1

　　外網(wǎng)接口eth0:202.110.123.1

　　然后我們將分配給A、B單位的真實ip綁定到防火墻的外網(wǎng)接口，以root權(quán)限執(zhí)行以下命令:

　　ifconfig eth0 add 202.110.123.100 netmask 255.255.255.0

　　ifconfig eth0 add 202.110.123.200 netmask 255.255.255.0

　　成功升級內(nèi)核后安裝iptables，然后執(zhí)行以下腳本:

　　#載入相關(guān)模塊

　　modprobe ip_tables

　　modprobe ip_nat_ftp

　　首先，對防火墻接收到的目的ip為202.110.123.100和202.110.123.200的所有數(shù)據(jù)包進行目的NAT(DNAT):

　　iptables -A PREROUTING -i eth0 -d 202.110.123.100 -j DNAT --to 192.168.1.100

　　iptables -A PREROUTING -i eth0 -d 202.110.123.200 -j DNAT --to 192.168.1.200

　　其次，對防火墻接收到的源ip地址為192.168.1.100和192.168.1.200的數(shù)據(jù)包進行源NAT(SNAT):

　　iptables -A POSTROUTING -o eth0 -s 192.168.1.100 -j SNAT --to 202.110.123.100

　　iptables -A POSTROUTING -o eth0 -s 192.168.1.200 -j SNAT --to 202.110.123.200

　　這樣，所有目的ip為202.110.123.100和202.110.123.200的數(shù)據(jù)包都將分別被轉(zhuǎn)發(fā)給192.168.1.100和192.168.1.200;而所有來自192.168.1.100和192.168.1.200的數(shù)據(jù)包都將分 別被偽裝成由202.110.123.100和202.110.123.200，從而也就實現(xiàn)了ip映射。