有位读者对 NAT 技术不是很清楚, 我这篇文章对 NAT 技术的由来做个讲解.
今天无数的人, 享受这互联网带来的便捷. 每天早上起床第一件的 tia 事情, 就是看下微信有没有新的消息, 今天有没有重大的新闻, 今天的天气怎样. 足不出户就能获取到最新的资讯. 但是, 互联网给亿万用户带来便利的同时, 自身也面临一个致命的危机: 构建这个互联网大厦的基础协议 IPv4 协议的地址已经快用尽了.
为什么快要用尽了呢?
为了找到这个答案, 我们需要简单回顾下 IPv4 协议.
IPv4 定义一个跨越异种网络互连的超级网, 它为每个网际网的节点分配全球唯一 IP 地址. 如果我们把互联网比作一个邮政系统, 那么 IP 地址的作用就等同于包含城市, 街区, 门牌编号在内的完整地址. 我们知道 IPv4 使用 32bits 整数表达一个地址, 地址最大范围就是 2^32 约为 43 亿. 以 IP 创始时期可被联网的设备来看, 这样的一个空间已经很大, 很难被短时间用完. 当时的设计者们也没有想到会在这么短的时间内用完. 然而, 事实远远超出人们的设想, 计算机网络在此后的几十年里迅速壮大, 网络终端数量呈爆炸性增长. 还有一点更糟糕的是, 43 亿的地址空间被按照不同前缀长度划分为 A,B,C,D 类地址网络和保留地址. 我们看下图:
IPv4 网络地址划分
在刚开始的时候, 向超大型企业 / 组织分配 A 类网络地址, 一次给一个段 (奢侈). 向中型企业或者教育机构分配 B 类地址, 一次也给一个段. 这样分配被浪费的太严重了. 被分出的地址, 都没有被真正的使用到.
以至于二十世纪 90 年代初的时候, 网络专家们意识到, 这样大手大脚挥霍地址, IPv4 地址很快就要被耗光了. 于是, 人们开始考虑解决方案. 方案分为两个方向: 1,IPv4 的替代方案; 2, 采取一系列的措施来减缓 IPv4 地址的消耗. 这两个方向都有了结果. 一个是采用 IPv6 地址, 另一个方案是采用 NAT 技术.
NAT 是一项神奇的技术, 说它神奇在于它的出现几乎使 IPv4 起死回生. 这也就是我标题中的 "搅局者" 了. 在 IPv4 已经被认为行将结束历史使命之后近 20 年时间里, 人们几乎忘了 IPv4 的地址空间即将耗尽这样一个事实 -- 在新技术日新月异的时代, 20 年可算一段漫长的历史. 更不用说, 在 NAT 产生以后, 网络终端的数量呈加速上升趋势, 对 IP 地址的需求剧烈增加. 此足见 NAT 技术是多么的伟大, 这样的称赞, 绝对称得上.
说它神奇, 更因为 NAT 给 IP 网络模型带来了深远影响, 其身影遍布网络每个角落. 根据一份最近的研究报告, 70% 的 P2P 用户位于 NAT 网关以内. 因为 P2P 主要运行在终端用户的个人电脑之上, 这个数字意味着大多数 PC 通过 NAT 网关连接到 Internet. 如果加上 2G 和 3G 方式联网的智能手机等移动终端, 在 NAT 网关之后的用户远远超过这个比例.
然而当我们求本溯源时却发现一个很奇怪的事实: NAT 这一意义重大的技术, 竟然没有公认的发明者. NAT 第一个版本的 RFC 作者, 只是整理归纳了已被广泛采用的技术.
那 NAT 到底是是什么呢? 我们看名字翻译下 net address translate, 网络地址转换.
NAT 名字很准确, 网络地址转换, 就是替换 IP 报文头部的地址信息. NAT 通常部署在一个组织的网络出口位置, 通过将内部网络 IP 地址替换为出口的 IP 地址提供公网可达性和上层协议的连接能力.
来源: http://network.51cto.com/art/201906/597899.htm