NAT类型介绍

路由器NAT类型

NAT种类

    我们平时使用NAT时，可能没有注意用的是哪种类型的NAT。事实上，NAT按照网络通讯的限制，大致可以分为以下四类：Full Cone NAT(完全圆锥型)、Address Restricted Cone NAT(地址限制圆锥型)、Port Restricted Cone NAT(端口限制圆锥型)和Symmetric NAT(对称型)。

Full Cone NAT

内网主机建立一个UDP Socket(LocalIP:LocalPort)，第一次使用这个Socket给外部主机发送数据时，NAT会给其分配一个公网（PublicIP:PublicPort），以后用这个Socket向外面任何主机发送数据都将使用这对公网（PublicIP:PublicPort）。此外，任何外部主机只要知道这个（PublicIP:PublicPort），就可以发送数据给（PublicIP:PublicPort），内网的主机就能收到这个数据包。

具体来说就是，如图1所示，NAT会将客户机地址{X:y}转换成公网地址{A:b}并绑定，任何包都可以通过地址{A:b}送到客户主机的{X:y}地址上。

     

图1 Full Cone NAT

   

Address Restricted Cone NAT

内网主机建立一个UDP socket(LocalIP:LocalPort)，第一次使用这个Socket给外部主机发送数据时，NAT会给其分配一个公网（PublicIP:PublicPort），以后用这个Socket向外面任何主机发送数据都将使用这对（PublicIP:PublicPort）。此外，如果任何外部主机想要发送数据给这个内网主机，只要知道这个（PublicIP:PublicPort），并且内网主机之前用这个Socket曾向这个外部主机IP发送过数据。只要满足这两个条件，这个外部主机就可以用自己的(IP,任何端口)发送数据给(PublicIP:PublicPort)，内网的主机就能收到这个数据包。

 

图2 Address Restricted Cone NAT

具体的说就是，如图2所示，NAT会将客户机地址{X:y}转换成公网地址{A:b}并绑定，只有来自主机{P}的包才能和主机{X:y}通信。

 

Port Restricted Cone NAT

内网主机建立一个UDP socket(LocalIP:LocalPort) 第一次使用这个socket给外部主机发送数据时NAT会给其分配一个公网(PublicIP:PublicPort),以后用这个socket向外面任何主机发送数据都将使用这对(PublicIP:PublicPort)。此外，如果任何外部主机想要发送数据给这个内网主机，只要知道这个(PublicIP:PublicPort)并且内网主机之前用这个socket曾向这个外部主机(IP,Port)发送过数据。只要满足这两个条件，这个外部主机就可以用自己的(IP,Port)发送数据给(PublicIP:PublicPort)，内网的主机就能收到这个数据包。

具体来说就是，如图3所示，NAT会将客户机地址{X:y}转换成公网地址{A:b}并绑定，只有来自主机{P,q}的包才能和主机{X:y}通信。

 

图3 Port Restricted Cone NAT

Symmetric NAT

内网主机建立一个UDP socket(LocalIP,LocalPort)，当用这个Socket第一次发数据给外部主机1时，NAT为其映射一个(PublicIP-1,Port-1)，以后内网主机发送给外部主机1的所有数据都是用这个(PublicIP-1,Port-1)。如果内网主机同时用这个Socket给外部主机2发送数据，第一次发送时，NAT会为其分配一个(PublicIP-2,Port-2)，以后内网主机发送给外部主机2的所有数据都是用这个(PublicIP-2,Port-2)。如果NAT有多于一个公网IP，则（PublicIP-1）和（PublicIP-2）可能不同。如果NAT只有一个公网IP，则（Port-1）和（Port-2）肯定不同，也就是说一定不能是（PublicIP-1）等于（PublicIP-2）且（Port-1）等于（Port-2）。此外，如果任何外部主机想要发送数据给这个内网主机，那么它首先应该收到内网主机发给它的数据，然后才能往回发送，否则即使它知道内网主机的一个(PublicIP,Port)，也不能发送数据给内网主机，这种NAT无法实现UDP-P2P通信。

具体的说就是，如图4所示，NAT会将客户机地址{X:y}转换成公网地址{A:b}并绑定为{X:y}|{A:b}<->{P:q}，NAT只接受来自{P:q}的incoming packet，将它转给{X:y} ，每次客户机请求一个不同的公网地址和端口时，NAT就会新分配一个端口号{C,d}。

 

图4 Symmetric NAT