网络基础 -- 其他重要协议或技术(DNS/NAT/NAPT/代理服务)

NAT（Network Address Translation，网络地址转换）是1994年提出的。当在专用网内部的一些主机本来已经分配到了本地IP地址（即仅在本专用网内使用的专用地址），但现在又想和因特网上的主机通信（并不需要加密）时，可使用NAT方法.

这种方法需要在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件。装有NAT软件的路由器叫做NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球IP地址。这样，所有使用本地地址的主机在和外界通信时，都要在NAT路由器上将其本地地址转换成全球IP地址，才能和因特网连接.

另外，这种通过使用少量的公有IP 地址代表较多的私有IP 地址的方式，将有助于减缓可用的IP地址空间的枯竭.

NAT/NAPT 工作在网络层

简单来说, 一个局域网内的所有主机使用的都是本地的私有IP, 在局域网内可以唯一标识一个主机, 但局域网内的主机需要和外网进行通信时, 私有地址在会在可能就会发生冲突, 所以NAT路由器将IP首部中的IP地址进行替换(替换成WAN口IP), 这样逐级替换, 最终数据包中的IP地址成为一个公网IP. 这种技术称为NAT(Network Address Translation，网络地址转换).

所以, 我们自己在家用无线路由器上网时的IP一般总是从192.168.0.1往后的, 但我们使用这个IP却可以在互联网中畅游的原因就是NAT技术, 那么这样, 问题就来了, 当一个有公网IP的NAT路由器下, 只有一个局域网, 这个局域网中只有一台主机上网时, 我们发送给服务器一个请求数据时, 服务器收到的数据的源IP地址是一个公网IP, 那么服务器的响应数据的目的IP就是一个公网IP, 那么当地址是公网IP的路由器收到这个数据时, 就将数据发送给自己惟一的局域网中, 那唯一的局域网中也只有一台主机, 那这个数据就是这台主机的. 但现实中有公网IP的路由器可能不止只有1个局域网, 局域网内也不只有1台主机, 那么当有多个局域网, 局域网下有多个主机时, NAT路由器怎么知这数据时谁的呢? 

NAPT（Network Address Port Translation），即网络地址端口转换技术，可将多个内部地址映射为一个合法公网地址, 但以不同的协议端口号与不同的内部地址相对应，也就是与之间的转换. NAPT普遍用于接入设备中，它可以将中小型的网络隐藏在一个合法的IP地址后面. NAPT也被称为“多对一”的NAT, 或者叫PAT（Port Address Translations，端口地址转换）, 地址超载（address overloading）.

NAPT与动态地址NAT不同，它将内部连接映射到外部网络中的一个单独的IP地址上，同时在该地址上加上一个由NAT设备选定的TCP端口号. NAPT算得上是一种较流行的NAT变体, 通过转换TCP或UDP协议端口号以及地址来提供并发性. 除了一对源和目的IP地址以外，这个表还包括一对源协议和目的协议端口号, 以及NAT盒使用的一个协议端口号.

NAPT的主要优势在于，能够使用一个全球有效IP地址获得通用性. 主要缺点在于其通信仅限于TCP或UDP. 当所有通信都采用TCP或UDP, NAPT允许一台内部计算机访问多台外部计算机, 并允许多台内部主机访问同一台外部计算机, 相互之间不会发生冲突.

简单来说, 就是在NAT路由器中维护着一张自动生成, 用于地址转换的表, 使用IP地址和端口号来建立表的映射关系, 比如有一个局域网的IP是192.168.0.1, 连接着两台主机A和B, IP分别是192.168.0.2, 192.168.0.3, 当着两台主机各自用TCP/UDP协议时发送一个网络数据, A的地址信息 : IP : 192.168.0.2 port : 9000, B的地址信息 : IP : 192.168.0.3 port :9000 , 不管这两条数据是否同时到达NAT路由器, NAT路由器对其的处理肯定有先后, 那么假设A的数据先处理, 在NAT路由器中就会将A的地址信息与转换后的192,168.0.1:9000建立在转换表中的映射. 那么在处理B的数据时, 我们发现, B的地址信息转换后和A转换后是一样的, 9000端口已经被占了, 那么NAT路由器就会往后再找一个没有用的端口, 来建立映射关系, 这样当A, B主机发送的数据有服务器对其响应时, 到路由器得响应信息就会根据转换表中的映射关系, 直到这个响应要给那个主机.

NAT技术缺陷（因为太过于依赖这个转换表）