深入理解NAT机制、内网穿透与代理服务

深入理解NAT机制、内网穿透与代理服务

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/JLX_1/article/details/143329669

NAT（网络地址转换）机制、内网穿透与内网打洞、代理服务器是网络通信中的重要概念。本文将从原理、应用场景等方面对这些概念进行深入解析，帮助读者更好地理解它们在实际应用中的作用。

NAT机制

NAT机制是为了解决IP地址不足的问题而设计的。其基本原理是在路由器进行转发时将报文源IP更换为路由器WAN口IP，进行一次源IP地址替换。这样私有IP就不会出现在公网中，同时在通信过程中可以层层向下找到唯一的主机。

上图中，NAT路由器将源地址从10.0.0.10替换成全局的IP 202.244.174.37；NAT路由器收到外部的数据时，又会把目标IP从202.244.174.37替换回10.0.0.10。

这个转换的基础是：在NAT路由器内部，有一张自动生成的、用于地址转换的表NAPT。当10.0.0.10第一次向163.221.120.9发送数据时就会生成表中的映射关系。

但是，NAT机制也存在一些缺陷：

• 无法从NAT外部向内部服务器建立连接
• 转换表的生成和销毁都需要额外开销
• 通信过程中一旦NAT设备异常，即使存在热备，所有的TCP连接也都会断开

内网穿透与内网打洞

内网穿透技术可以让内网中的设备通过公网进行通信。其基本原理是：

1. 首先需要拥有一台具有公网IP地址的服务器
2. 内网中的设备与公网服务器建立连接
3. 公网服务器将特定端口的数据转发到内网设备

例如，可以在云服务器上使用frp软件实现内网穿透服务。内网穿透技术具有以下优点：

• 成本效益：避免购买服务器公网IP地址的高昂成本
• 访问限制：绕过NAT和防火墙的限制
• 资源共享：方便内网资源的外网访问
• 远程管理：实现远程访问和维护
• 开发与测试：方便内网应用的外网测试
• 安全性：提供更安全的远程访问方式

内网打洞技术则更进一步，它可以让内网中的设备直接通信，而不需要通过公网服务器中转。其基本原理是：

• 服务端获取客户端的IP地址和端口号
• 客户端获取服务端的IP地址和端口号
• 双方直接建立连接

但是，一些出入口路由器可能不允许进行内网打洞，因此这种技术的适用场景有限。

代理服务器

代理服务器分为正向代理和反向代理两种类型。

正向代理服务器位于客户端和目标服务器之间，代表客户端向目标服务器发送请求。其主要功能包括：

• 缓存功能：缓存经常访问的资源，提高访问速度
• 内容过滤：屏蔽广告、阻止恶意网站等
• 访问控制：限制特定网站的访问
• 隐藏客户端身份：保护客户端隐私

反向代理服务器位于客户端和Web服务器之间，接收来自客户端的请求，并将这些请求转发给后端服务器。其主要功能包括：

• 负载均衡：将客户端请求分发到多个后端服务器
• 安全保护：隐藏后端服务器的真实IP地址
• 缓存加速：缓存后端服务器的响应内容
• 内容过滤和重写：对客户端的请求进行过滤和重写
• 动静资源分离：将静态资源部署在反向代理服务器上

NAT和代理服务器虽然在功能上有一些相似之处，但它们在应用范围、底层实现、使用范围和部署位置等方面存在显著差异：

• 从应用上讲：NAT设备是网络基础设备之一，解决的是IPv4版本IP不足的问题。代理服务器则是更贴近具体应用，比如通过代理服务器进行翻墙，另外像迅游这样的加速器，也是使用代理服务器。
• 从底层实现上讲：NAT是工作在网络层，直接对IP地址进行替换。代理服务器往往工作在应用层。
• 从使用范围上讲：NAT一般在局域网的出口部署；代理服务器可以在局域网做，也可以在广域网做，也可以跨网。
• 从部署位置上讲：NAT一般集成在防火墙，路由器等硬件设备上，代理服务器则是一个软件程序，需要部署在服务器上。