基于双向NAT技术的双线接入方案研究

王志蓬

摘要：针对现有的校园网双线接入所存在的难于实现、效果不够稳定以及存在协议兼容性等问题，提出了基于双向NAT技术的双线接入方案。该方案可以更加快速容易的对现有单线路接入的系统进行双线改造，且该方案对三层以上协议透明，具有很好的协议兼容性。

关键词：双向NAT；双线接入；网络安全

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）22-0050-02

1 双向NAT技术概述

传统NAT技术是为了解决网络地址数量限制的一种技术，一般将该技术视为正向NAT。正向NAT改变数据包的源地址，使多个私有地址使用少量正常地址访问网络。为了使尽可能多的私有地址使用尽可能少的正常地址访问网络，正向NAT大都是动态NAT。

随着网络安全问题的日益严重，以及为了对有限的正常地址的充分利用，许多网络服务器开始配置为私有地址，然后通过NAT发布为正常地址。该种技术一般视为反向NAT，反向NAT改变的是数据包的目的地址。由于要把网络服务发布到指定的地址和端口，反向NAT都是静态转换。

双向NAT就是指在用户和服务器之间同时进行正向和反向NAT，有些资料也称该技术为二次NAT。该技术在用户和服务之间对数据包的源地址和目的地址都进行修改。

双向NAT简单来说可以看作一个透明的三层代理，可以解决服务器双线接入和内部地址冲突等问题。

2 基于双向NAT技术的网络服务双线改造方法

现阶段许多成长型网络服务接入需求在一开始的方案中，大都只连接一个网络运营商的接入线路，且服务器数量较少。随着网络服务需求的逐步成长，必将面临不同网络运营商之间的网络访问不畅的问题，采用双向NAT可以较容易的在增加另一条运营商的线路下解决问题。

下图为应用双向NAT进行双线改造的网络拓扑示意图，两个接入网络云表示两个不同的网络运营商的广域网。

图中主机A及接入网络A为既有的标准服务器接入模式。路由器A是为了对主机进行双网改造后连接的，目的是使主机联入接入网络B。通过在路由器上进行双向NAT配置，并在主机上进行简单的路由配置即可实现。

方案的核心就是将接入网B的访问数据包转换为内部地址B的访问数据包；在主机上通过对内部地址的路由来区分两条接入线路的访问数据。

在公网地址B所在的路由接口配置反向NAT，修改数据包的目的地址，把访问公网地址B的网络数据转发到内网地址A；在内网地址B的路由接口配置正向NAT把数据包的源地址修改为内网地址B。

如果内网地址A和内网地址B处于同一网段，在主机上将内网地址A配置到相应接口后，就不用单独配置路由表了。

经过上述配置之后，用户可以通过公网地址A和公网地址B来访问主机，以达到双线接入的要求。

3 基于双向NAT技术的双线接入方法

应用双向NAT技术构建网络服务网关，不但可以支持双线接入，还能为网络服务提供更强的安全保障。

下图为应用双向NAT接入双线的网络结构拓扑图。该方案不同于后期改造的方案，在设计之初就采用了双向NAT技术，在实现双线接入的同时，使服务器完全处于双向NAT路由器之后，增强了服务器安全性。

图中主机的网络接口上配置同一网段的两个内网地址，内网地址A和内网地址B，来对应两条接入线路。

路由器A上公网地址A所在接口配置反向NAT，将数据包的目的地址修改为内网地址A；路由器A上公网地址B所在接口配置反向NAT，将数据包的目的地址修改为内网地址B；在路由器A的内网地址C所在接口配置正向NAT将数据包的源地址修改为内网地址C；在路由器A上启用策略路由，如数据包的源地址为内网地址A则路由到公网地址A，如数据包的源地址为内网地址B则路由到公网地址B。

经过上述配置之后，用户可以通过公网地址A和公网地址B来访问主机，以达到双线接入的要求。相对于前一种网络拓扑方案，服务器位于内网范围，具有更强的安全性和灵活性。如系统包括多个服务器，可以策略路由的源地址条件换成两个子网已增加路由性能。

4 双向NAT技术的其他应用

双向NAT技术除了解决双线接入的问题之外，还可以应用于多种网络方案中，本节将一一介绍。

4.1 应用双向NAT实现三层透明网络代理

前面说到双向NAT的可以看作一个三层的透明代理。只是在实际网络方案设计中，该种需求很少。不过在当今网络日益庞大复杂的环境下，在某些特殊需求下，还是需要用到采用双向NAT构建透明代代理。

双向NAT技术可以拓展到纯粹的广域网环境，只要配合一定的路由配置即可。如示意图3，在路由器A配置双向NAT，将公网地址B映射到公网地址A。根据具体需要进行路由配置，只有公网地址A必须通过公网地址C路由出去，通过路由配置可以控制公网地址B这个代理地址的可用范围，可以限制为广域网B，也可以是除了公网地址A的所有地址。

4.2 应用双向NAT解决地址冲突

在应用VPN技术互联多个既有的局域网时，很容易发生内部地址冲突。即多个局域网都是用192.168.0.0/16的地址段。通过在路由上采用双向NAT技术将冲突的一个子网转换为不冲突的地址段，再配合一定的路由配置，即可解决问题。

4.3 应用双向NAT提高网络服务安全

在一般的单线接入主机的方案中，部署双向NAT可以增加系统整体的安全性。首先双向NAT路由器可以作为一层防火墙，阻拦非法网络数据；其次系统内部的主机之间采用双向NAT互联可以最根本上隔离主机，使任何一台主机的安全问题不会影响整体系统的安全。

5 结束语

双向NAT技术可以解决网络接入系统的一些问题，同时它也具有一定的副作用。通过本文希望可以使大家对双向NAT具有更加透彻的了解，可以为大家解决一些实际的问题，避免使用双向NAT的一些问题。

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