NAT技术与代理服务器

客官°小女子只卖身不卖艺 2022-06-12 10:56 219阅读 0赞

作为标识TCP/IP网络中每个结点的IP地址，由于它只有32个bit的空间，随着网络的发展，它变得越来越稀有，再加上IP地址地区分配的极端不平衡，已使一些地区比如亚洲部分国家的IP资源很快就会用完，在IPv6还没有普及开来之时，为了解决IP地址的燃眉之急，我们需要一种手段来尽量减少对公网IP的使用，这种手段就是NAT。

**NAT**：（Network Address Transtation）网络地址转换，它是一个IETF标准，允许一个整体机构以一个公用IP地址出现在Internet上。顾名思义，它是一种把内部私有网络地址翻译成合法网络IP地址的技术。因此我们可以认为，NAT在一定程度上能够有效解决公网地址不足的问题。这种技术需要在专用网连接到Internet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Internet连接。如下图：

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简单地说，NAT就是在局域网内部网络中使用内部地址，而当内部节点要与外部网络进行通讯时，就在网关（可以理解为出口，打个比方就像院子的门一样）处，将内部地址替换成公用地址，从而在外部公网（internet）上正常使用，NAT可以使多台计算机共享Internet连接，这一功能很好地解决了公共 IP地址紧缺的问题。通过这种方法，可以只申请一个合法IP地址，就把整个局域网中的计算机接入Internet中。这时，NAT屏蔽了内部网络，所有内部网计算机对于公共网络来说是不可见的，而内部网计算机用户通常不会意识到NAT的存在。如下图所示。这里提到的内部地址，是指在内部网络中分配给节点的私有IP地址，这个地址只能在内部网络中使用，不能被路由转发。

**NAT技术的工作原理：**

当内部网络中的一台主机想传输数据到外部网络时，他先将数据包传输到NAT路由器上，检查数据包的报头，获取该数据包的源IP信息，并从它的NAT映射表中找出与该IP匹配的转换条目，用所选用的内部全局地址（全球唯一的IP地址）来替换内部局部地址，并转发数据包。

当外部网络对内部主机进行应答时，数据包被送到NAT路由器上，路由器接收到目的地址为内部全局地址的数据包后，他将用内部全局地址通过NAT映射表查找出内部局部地址，然后将数据包的目的地址替换成内部全局地址，并将数据包转发到内部主机。

如下图所示，NAT网关有2个网络端口，其中公共网络端口的IP地址是统一分配的公共 IP，为202.20.65.5；私有网络端口的IP地址是保留地址为192.168.1.1。私有网中的主机192.168.1.2向公共网中的主机202.20.65.4发送了1个IP包(Dst=202.20.65.4,Src=192.168.1.2)。

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当IP包经过NAT网关时，NAT Gateway会将IP包的源IP转换为NAT Gateway的公共IP并转发到公共网，此时IP包（Dst=202.20.65.4,Src=202.20.65.4）中已经不含任何私有网IP的信息。由于IP包的源IP已经被转换成NAT Gateway的公共IP，Web Server发出的响应IP包（Dst=202.20.65.5,Src=202.20.65.4）将被发送到NAT Gateway。这时，NAT Gateway会将IP包的目的IP转换成私有网中主机的IP，然后将IP包（Des=192.168.1.2，Src=202.20.65.4）转发到私有网。对于通信双方而言，这种地址的转换过程是完全透明的

**代理服务器**：（Proxy Server）是一种重要的服务器安全功能，它的工作主要在开放系统互联（OSI）模型的会话层，从而起到防火墙的作用。代理服务器大多被用来连接INTERNET（国际互联网）和局域网。代理，也称网络代理。是一种特殊的网络代理，允许一个网络终端（一般为客户端）通过这个服务于另一个网络终端（一般为服务器）进行非直接的连接。一些网关、路由器等网络设备具备代理功能。一般认为代理服务有利于保障网络终端的隐私或安全，防止攻击。

提供代理服务的电脑系统或其它类型的网络终端称为代理服务器。一个完整的代理请求过程为：客户端首先与代理服务器创建连接，接着根据代理服务器所使用的代理协议，请求对目标服务器创建连接、或者获得目标服务器的指定资源（如：文件）。在后一种情况中，代理服务器可能对目标服务器的资源下载至本地缓存，如果客户端所要获取的资源在代理服务器的缓存之中，则代理服务器并不会向目标服务器发送请求，而是直接返回缓存了的资源。一些代理协议允许代理服务器改变客户端的原始请求、目标服务器的原始响应，以满足代理协议的需要。代理服务器的选项和设置在计算机程序中，通常包括一个“防火墙”，允许用户输入代理地址，它会遮盖他们的网络活动，可以允许绕过互联网过滤实现网络访问。

**代理服务器工作原理：**

当客户端在浏览器中设置好Proxy服务器后,所有使用浏览器访问internet站点的请求都不会直接发给目的主机,而是首先发送至代理服务器,代理服务器接收到客户端的请求以后,由代理服务器向目的主机发出请求，并接收目的主机返回的数据,存放在代理服务器的硬盘,然后再由代理服务器将客户端请求的数据转发给客户端.

1.当客户端A对web服务器请求时,此端提出请求时,此请求会首先发送到代理服务器.  
2.代理服务器接收到客户端请求后,会检查缓存中是否存有客户端所需要的数据.  
3.如果代理服务器没有客户端A所请求的数据,它将会向WEB器提交请求;  
4.WEB服务器响应请求的数据.  
5.代理服务器向客户端A转发Web服务器的数据.  
6.客户端B访问web服务器,向代理服务器发出请求.  
7.代理服务器查找缓存记录,确认已经存在WEB服务器的相关数据.  
8.代理服务器直接回应查询的信息,而不需要再去服务器进行查询,从而达到节约网络流量和提高访问的速度目的.

来看看代理服务器的流程图：

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**常见的代理服务器：**

**HTTP代理**

www对于每一个上网的人都再熟悉不过了，www连接请求就是采用的http协议，所以我们在浏览网页，下载数据（也可采用ftp协议）时就是用http代理。它通常绑定在代理服务器的80、3128、8080等端口上。

**socks代理**

相应的，采用socks协议的代理服务器就是SOCKS服务器，是一种通用的代理服务器。Socks是个电路级的底层网关，是DavidKoblas在1990年开发的，此后就一直作为Internet RFC标准的开放标准。Socks 不要求应用程序遵循特定的操作系统平台，Socks 代理与应用层代理、HTTP层代理不同，Socks 代理只是简单地传递数据包，而不必关心是何种应用协议（比如FTP、HTTP和NNTP请求）。所以，Socks代理比其他应用层代理要快得多。它通常绑定在代理服务器的1080端口上。如果你在企业网或校园网上，需要透过防火墙或通过代理服务器访问 Internet就可能需要使用SOCKS。一般情况下，对于拨号上网用户都不需要使用它。注意，浏览网页时常用的代理服务器通常是专门的http代理，它和SOCKS是不同的。因此，你能浏览网页不等于 您一定可以通过SOCKS访问Internet。常用的防火墙，或代理软件都支持SOCKS，但需要其管理员打开这一功能。如果你不确信您是否需要SOCKS或是否有SOCKS可用，请与你的网络管理员联系。为了使用socks，需要了解一下内容：  
① SOCKS服务器的IP地址  
② SOCKS服务所在的端口  
③ 这个SOCKS服务是否需要用户认证？如果需要，您要向您的网络管理员申请一个用户和口令  
知道了上述信息，您就可以把这些信息填入“网络配置”中，或者在第一次登记时填入，您就可以使用socks代理了。  
在实际应用中SOCKS代理可以用作为：电子邮件、新闻组软件、网络传呼ICQ、网络聊天MIRC和使用代理服务器上联众打游戏等等各种游戏应用软件当中。

**VPN代理**

指在共用网络上建立专用网络的技术。之所以称为虚拟网主要是因为整个VPN网络的任意两个结点之间的连接并没有传统专网建设所需的点到点的物理链路，而是架构在公用网络服务商ISP所提供的网络平台之上的逻辑网络。用户的数据是通过ISP在公共网络（Internet）中建立的逻辑隧道（Tunnel），即点到点的虚拟专线进行传输的。通过相应的加密和认证技术来保证用户内部网络数据在公网上安全传输，从而真正实现网络数据的专有性。

### 反向代理 ###

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### 反向代理服务器架设在服务器端，通过缓冲经常被请求的页面来缓解服务器的工作量。 安装反向代理服务器有几个原因: ###

加密和SSL加速

负载平衡

缓存静态内容

压缩 减速上传

安全 外网发布

大多使用开放源代代码的squid做反向代理

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