1.概述

1.1 什麼是NAT

在傳統的標準的TCP/IP通訊過程中，所有的路由器僅僅是充當一箇中間人的角色，也就是通常所說的儲存轉發，路由器並不會對轉發的資料包進行修改， 更為確切的說，除了將源MAC地址換成自己的MAC地址以外，路由器不會對轉發的資料包做任何修改。NAT(Network Address Translation網路地址翻譯)恰恰是出於某種特殊需要而對資料包的源ip地址、目的ip地址、源埠、目的埠進行改寫的操作。

1.2 為什麼要進行NAT

我們來看看再什麼情況下我們需要做NAT。

假設有一家ISP提供園區Internet接入服務，為了方便管理，該ISP分配給園區使用者的IP地址都是偽IP，但是部分使用者要求建立自己的WWW 伺服器對外發布資訊，這時候我們就可以通過NAT來提供這種服務了。我們可以再防火牆的外部網絡卡上繫結多個合法IP地址，然後通過NAT技術使發給其中某 一個IP地址的包轉發至內部某一使用者的WWW伺服器上，然後再將該內部WWW伺服器響應包偽裝成該合法IP發出的包。

再比如使用撥號上網的網咖，因為只有一個合法的IP地址，必須採用某種手段讓其他機器也可以上網，通常是採用代理伺服器的方式，但是代理伺服器，尤其 是應用層代理伺服器，只能支援有限的協議，如果過了一段時間後又有新的服務出來，則只能等待代理伺服器支援該新應用的升級版本。如果採用NAT來解決這個 問題，

因為只在應用層以下進行處理，不但可以獲得很高的訪問速度，而且可以無縫的支援任何新的服務或應用。

還有一個方面的應用就是重定向，也就是當接收到一個包後，不是轉發這個包，而是將其重定向到系統上的某一個應用程式。最常見的應用就是和squid配合使用成為透明代理，在對http流量進行快取的同時，可以提供對Internet的無縫訪問。

1.3 NAT的型別

在linux2.4的NAT-HOWTO中，作者從原理的角度將NAT分成了兩種型別，即源NAT(SNAT)和目的NAT(DNAT)，顧名思義，所謂SNAT就是改變轉發資料包的源地址，所謂DNAT就是改變轉發資料包的目的地址。

2.原理

下圖是linux2.4的原理圖：

   在“用iptales實現包過慮型防火牆”一文中我們說過，netfilter是Linux 核心中一個通用架構，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條規則(rule)組 成。並且系統預設的表是"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。因為系統預設的表是"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表也有三條預設的"鏈"(chains)，這三條鏈也是規則的容器，它們分別是：

PREROUTING：可以在這裡定義進行目的NAT的規則，因為路由器進行路由時只檢查資料包的目的ip地址，所以為了使資料包得以正確路由，我們必須在路由之前就進行目的NAT; 
POSTROUTING：可以在這裡定義進行源NAT的規則，系統在決定了資料包的路由以後在執行該鏈中的規則。 
OUTPUT：定義對本地產生的資料包的目的NAT規則。 
3.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則中使用"-t nat"顯示的指明使用nat表。然後使用以下的選項:

3.1 對規則的操作

加入(append) 一個新規則到一個鏈 (-A)的最後。 
在鏈內某個位置插入(insert) 一個新規則(-I)，通常是插在最前面。 
在鏈內某個位置替換(replace) 一條規則 (-R)。 
在鏈內某個位置刪除(delete) 一條規則 (-D)。 
刪除(delete) 鏈內第一條規則 (-D)。 
3.2 指定源地址和目的地址

通過--source/--src/-s來指定源地址(這裡的/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：

使用完整的域名，如“www.linuxaid.com.cn”； 
使用ip地址，如“192.168.1.1”； 
用x.x.x.x/x.x.x.x指定一個網路地址，如“192.168.1.0/255.255.255.0”; 
用x.x.x.x/x指定一個網路地址，如“192.168.1.0/24”這裡的24表明了子網掩碼的有效位數，這是UNIX環境中通常使用的表示方法。預設的子網掩碼數是32，也就是說指定192.168.1.1等效於192.168.1.1/32。 
3.3 指定網路介面

可以使用--in-interface/-i或--out-interface/-o來指定網路介面。從NAT的原理可以看出，對於 PREROUTING鏈，我們只能用-i指定進來的網路介面；而對於POSTROUTING和OUTPUT我們只能用-o指定出去的網路介面。

3.4 指定協議及埠

可以通過--protocol/-p選項來指定協議，如果是udp和tcp協議，還可--source-port/--sport和 --destination-port/--dport來指明埠。

4.準備工作

4.1 編譯核心，編譯時選中以下選項，具體可參看“用iptales實現包過慮型防火牆”一文：

Full NAT
　MASQUERADE target support
　REDIRECT target support
4.2 要使用NAT表時，必須首先載入相關模組：
modprobe ip_tables
modprobe ip_nat_ftp

iptable_nat 模組會在執行時自動載入。

5.使用例項

5.1 源NAT(SNAT)

比如，更改所有來自192.168.1.0/24的資料包的源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

這裡需要注意的是，系統在路由及過慮等處理直到資料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地址等資訊。

5.2 目的SNAT(DNAT)

比如，更改所有來自192.168.1.0/24的資料包的目的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

這裡需要注意的是，系統是先進行DNAT，然後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，這時候就相當於將符合條件的資料包的目的ip地址改為資料包進入系統時的網 絡介面的ip地址。通常是在與squid配置形成透明代理時使用，假設squid的監聽埠是3128，我們可以通過以下語句來將來自 192.168.1.0/24，目的埠為80的資料包重定向到squid監聽埠：
iptables -t nat -A PREROUTING -i eth1 -p tcp -s 192.168.1.0/24 --dport 80 -j REDIRECT --to-port 3128

6.綜合例子

6.1 使用撥號帶動區域網上網

小型企業、網咖等多使用撥號網路上網，通常可能使用代理，但是考慮到成本、對協議的支援等因素，建議使用ip欺騙方式帶動區域網上網。

成功升級核心後安裝iptables，然後執行以下指令碼：

#載入相關模組
modprobe ip_tables
modprobe ip_nat_ftp
#進行ip偽裝
iptables -t nat -A POSTROUTING -o ppp0 -j MASQUERADE
6.2 ip對映

假設有一家ISP提供園區Internet接入服務，為了方便管理，該ISP分配給園區使用者的IP地址都是偽IP，但是部分使用者要求建立自己的WWW 伺服器對外發布資訊。我們可以再防火牆的外部網絡卡上繫結多個合法IP地址，然後通過ip對映使發給其中某一個IP地址的包轉發至內部某一使用者的WWW服務 器上，然後再將該內部WWW伺服器響應包偽裝成該合法IP發出的包。

我們假設以下情景：

該ISP分配給A單位www伺服器的ip為：

偽ip：192.168.1.100

真實ip：202.110.123.100

該ISP分配給B單位www伺服器的ip為：

偽ip：192.168.1.200

真實ip：202.110.123.200

linux防火牆的ip地址分別為：

內網介面eth1：192.168.1.1

外網介面eth0：202.110.123.1

然後我們將分配給A、B單位的真實ip繫結到防火牆的外網介面，以root許可權執行以下命令：

ifconfig eth0 add 202.110.123.100 netmask 255.255.255.0
ifconfig eth0 add 202.110.123.200 netmask 255.255.255.0

成功升級核心後安裝iptables，然後執行以下指令碼：

#載入相關模組
modprobe ip_tables
modprobe ip_nat_ftp

首先，對防火牆接收到的目的ip為202.110.123.100和202.110.123.200的所有資料包進行目的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，對防火牆接收到的源ip地址為192.168.1.100和192.168.1.200的資料包進行源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的資料包都將分別被轉發給192.168.1.100和 192.168.1.200；而所有來自192.168.1.100和192.168.1.200的資料包都將分別被偽裝成由 202.110.123.100和202.110.123.200，從而也就實現了ip對映。