Netscaler立身之本——NAT

04-27

一、前言

ADC的主要作用是作為伺服器的反向代理來進行應用發布的，介於客戶端和伺服器端之間，那麼NAT就是它必然要面臨的工作。歸根結底，NAT就是ADC的數據轉發立身之本。能否支持更多、更靈活、控制力更強的NAT轉換就是衡量一個ADC是否合格的關鍵因素之一。這也對工程師提出了最基本的要求，如果連如何控制NAT都不清楚，那麼遇到各種不同的場景就無法做出對應的方案。

二、什麼是NAT

1．NAT簡介

藉助於NAT，私有(保留)地址的"內部"網路通過路由器發送數據包時，私有地址被轉換成合法的IP地址，一個區域網只需使用少量IP地址(甚至是1個)即可實現私有地址網路內所有計算機與Internet的通信需求。

NAT將自動修改IP報文的源IP地址和目的IP地址，Ip地址校驗則在NAT處理過程中自動完成。有些應用程序將源IP地址嵌入到IP報文的數據部分中，所以還需要同時對報文進行修改，以匹配IP頭中已經修改過的源IP地址。否則，在報文數據都分別嵌入IP地址的應用程序就不能正常工作。

2．NAT實現方式

NAT的實現方式有三種，即靜態轉換Static Nat、動態轉換Dynamic Nat 和埠多路復用OverLoad。

靜態轉換是指將內部網路的私有IP地址轉換為公有IP地址，IP地址對是一對一的，是一成不變的，某個私有IP地址只轉換為某個公有IP地址。藉助於靜態轉換，可以實現外部網路對內部網路中某些特定設備(如伺服器)的訪問。

動態轉換是指將內部網路的私有IP地址轉換為公用IP地址時，IP地址是不確定的，是隨機的，所有被授權訪問上Internet的私有IP地址可隨機轉換為任何指定的合法IP地址。也就是說，只要指定哪些內部地址可以進行轉換，以及用哪些合法地址作為外部地址時，就可以進行動態轉換。動態轉換可以使用多個合法外部地址集。當ISP提供的合法IP地址略少於網路內部的計算機數量時。可以採用動態轉換的方式。

埠多路復用(Port address Translation,PAT)是指改變外出數據包的源埠並進行埠轉換，即埠地址轉換(PAT，Port Address Translation).採用埠多路復用方式。內部網路的所有主機均可共享一個合法外部IP地址實現對Internet的訪問，從而可以最大限度地節約IP地址資源。同時，又可隱藏網路內部的所有主機，有效避免來自internet的攻擊。因此，目前網路中應用最多的就是埠多路復用方式。

3．Netscaler的NAT

下面我們主要討論netscaler的NAT是如何做的，哪些參數影響到netscaler的NAT動作。

影響netscaler做NAT的參數主要分為以下8類：

ü RNAT

ü INAT

ü IP mode

ü Netprofile

ü USIP

ü MAC mode

ü Service port=*

ü Service use proxy port

我們分別針對每個參數做測試和理解，以下是環境概述

實驗環境：

Client ip：192.168.20.1

SNIP：192.168.20.11

192.168.0.21

192.168.10.11

VIP:172.16.10.10

172.16.10.11

10.10.1.2

Server ip：192.168.0.50

10.10.1.1

三、影響NAT的參數測試

1．RNAT

客戶端的網關是netscaler，但伺服器沒有客戶端的回程路由

客戶端直接訪問伺服器，網路不通

抓包情況：

因為伺服器沒有客戶端192.168.20.1的回程路由，所以ICMP無響應

Netscaler上配置RNAT

客戶端的地址由192.168.20.1被netscaler替換為192.168.10.11，遂可以訪問伺服器資源

抓包情況：

2．INAT

在netscaler上配置INAT策略，將10.10.1.2轉換為192.168.0.50

Netscaler中沒有建立10.10.1.2的vserver

抓包情況：

用戶端192.168.20.1訪問10.10.1.2被netscaler轉換為192.168.0.21訪問192.168.0.50.

用戶成功打開頁面，在INAT中也可以靈活控制源埠、源地址、目的埠等是否轉換。

3．IP mode

IP mode的工作機制是默認同時做源地址和目的地址的替換，即相當於靜態NAT

抓包情況：

用戶端192.168.20.1訪問172.16.10.10，被Netscaler替換為192.168.0.21訪問192.168.0.50

4．Netprofile

建立兩個Netprofile

將Netprofile_vs綁定到Vserver

抓包情況：

客戶端192.168.20.1訪問172.16.10.10被Netscaler替換為192.168.10.11訪問192.168.0.50，源地址不是snip：192.168.0.21而是Netprofile_vs的地址192.168.10.11

將Netprofile_vs綁定到Vserver同時將Netprofile_service綁定到service

Vserver

Service

抓包情況：

客戶端192.168.20.1訪問172.16.10.10被Netscaler替換為192.168.10.22訪問192.168.0.50，源地址而非Netprofile_vs中的192.168.10.11

通過Netprofile測試說明了Netprofile綁在service的優先順序高於vserver

5．USIP

保留Netprofile在service上開啟USIP，並將伺服器的網關指向netscaler

抓包情況：

用戶端192.168.20.1訪問172.16.10.10，只有目的地址被Netscaler替換為192.168.0.50，源地址不變。

此項說明一旦啟用USIP，netscaler所有基於源地址替換的操作全部禁用，不管是默認用SNIP輪訓還是指定Netprofile都不生效。

6．MAC mode

MAC mode不做目的地址替換，必須是any的協議才能啟用，主要用在LLB。

配置mac mode的VS、servicegroup、member

10.10.1.1是伺服器的第二IP

抓包情況：

客戶端192.168.20.1訪問10.10.1.1，被netscaler替換源地址192.168.10.11後直接訪問10.10.1.1，目的地址不做替換。

當然如果需要也可以控制是否做源地址、源埠、目的埠的替換。

7．Service port=*

伺服器同時開啟8000口的服務

建立兩個service

http協議的8000口和TCP協議的any口

建立兩個vserver

抓包情況：

用戶端192.168.20.1帶埠訪問172.16.10.10:3000

被NS同時替換源IP+埠和目的IP+埠，源地址變為192.168.0.21：30748目的地址變為192.168.0.50：8000.

但如果用戶訪問的是any的Vserver話目的埠不會改變

抓包情況：

用戶端192.168.20.1訪問172.16.10.11:8000

被netscaler替換為192.168.0.21:40948訪問192.168.0.50:8000

訪問過程目的埠不會改變。

8．Service use proxy port

如果想源埠也不變需要去掉use proxy port選項，同時開啟USIP

抓包情況：

用戶端192.168.20.1:4503訪問172.16.10.10:3000

被netscaler替換為192.168.20.1:4503訪問192.168.0.50:8000，源地址和源埠不做替換

四、總結：

以上展示了可以控制netscaler NAT行為的所有參數，可知netscaler有非常豐富的參數來根據需要靈活控制NAT行為（對於INAT部分有另一篇文章做詳細討論）根據數通設備習慣的NAT術語，總結了netscaler各個參數對應的NAT類型。

項目

Netscaler默認情況

Netscaler可調整情況

RNAT

動、靜態SNAT

動、靜態PNAT

INAT

靜態DNAT

靜態PNAT

IP mode

動、靜態SNAT+DNAT

動、靜態PNAT

Netprofile

動、靜態SNAT

動、靜態PNAT

USIP

靜態SNAT

靜態PNAT

MAC mode

動態SNAT（固定目的IP）

Service port=*

目的埠不變PNAT

Service use proxy port

源埠不變PNAT

動、靜PNAT