本文主要介紹如何使用iptbales實(shí)現(xiàn)linux2.4下的強(qiáng)大的NAT功能。關(guān)于iptables的詳細(xì)語(yǔ)法請(qǐng)參考“用iptales實(shí)現(xiàn)包過(guò)慮型防火墻”一文。需要申明的是，本文絕對(duì)不是 NAT-HOWTO的簡(jiǎn)單重復(fù)或是中文版，在整個(gè)的敘述過(guò)程中，作者都在試圖用自己的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)自己的理解，自己的思想。

一、概述

1. 什么是NAT

在傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP通信過(guò)程中，所有的路由器僅僅是充當(dāng)一個(gè)中間人的角色，也就是通常所說(shuō)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，路由器并不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行修改，更為確切的說(shuō)，除了將源MAC地址換成自己的MAC地址以外，路由器不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包做任何修改。NAT(Network Address Translation網(wǎng)絡(luò)地址翻譯)恰恰是出于某種特殊需要而對(duì)數(shù)據(jù)包的源ip地址、目的ip地址、源端口、目的端口進(jìn)行改寫的操作。

2. 為什么要進(jìn)行NAT

我們來(lái)看看再什么情況下我們需要做NAT。

假設(shè)有一家ISP提供園區(qū)Internet接入服務(wù)，為了方便管理，該ISP分配給園區(qū)用戶的IP地址都是偽IP，但是部分用戶要求建立自己的WWW服務(wù)器對(duì)外發(fā)布信息，這時(shí)候我們就可以通過(guò)NAT來(lái)提供這種服務(wù)了。我們可以在防火墻的外部網(wǎng)卡上綁定多個(gè)合法IP地址，然后通過(guò)NAT技術(shù)使發(fā)給其中某一個(gè)IP地址的包轉(zhuǎn)發(fā)至內(nèi)部某一用戶的WWW服務(wù)器上，然后再將該內(nèi)部WWW服務(wù)器響應(yīng)包偽裝成該合法IP發(fā)出的包。

再比如使用撥號(hào)上網(wǎng)的網(wǎng)吧，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)合法的IP地址，必須采用某種手段讓其他機(jī)器也可以上網(wǎng)，通常是采用代理服務(wù)器的方式，但是代理服務(wù)器，尤其是應(yīng)用層代理服務(wù)器，只能支持有限的協(xié)議，如果過(guò)了一段時(shí)間后又有新的服務(wù)出來(lái)，則只能等待代理服務(wù)器支持該新應(yīng)用的升級(jí)版本。如果采用NAT來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，

因?yàn)槭窃趹?yīng)用層以下進(jìn)行處理，NAT不但可以獲得很高的訪問(wèn)速度，而且可以無(wú)縫的支持任何新的服務(wù)或應(yīng)用。

還有一個(gè)方面的應(yīng)用就是重定向，也就是當(dāng)接收到一個(gè)包后，不是轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)包，而是將其重定向到系統(tǒng)上的某一個(gè)應(yīng)用程序。最常見的應(yīng)用就是和squid配合使用成為透明代理，在對(duì)http流量進(jìn)行緩存的同時(shí)，可以提供對(duì)Internet的無(wú)縫訪問(wèn)。

3. NAT的類型

在linux2.4的NAT-HOWTO中，作者從原理的角度將NAT分成了兩種類型，即源NAT(SNAT)和目的NAT(DNAT)，顧名思義，所謂SNAT就是改變轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的源地址，所謂DNAT就是改變轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的目的地址。 

二、原理

在“用iptales實(shí)現(xiàn)包過(guò)慮型防火墻”一文中我們說(shuō)過(guò)，netfilter是Linux 核心中一個(gè)通用架構(gòu)，它提供了一系列的"表"(tables)，每個(gè)表由若干"鏈"(chains)組成，而每條鏈中可以有一條或數(shù)條規(guī)則(rule)組成。并且系統(tǒng)缺省的表是"filter"。但是在使用NAT的時(shí)候，我們所使用的表不再是"filter"，而是"nat"表，所以我們必須使用"-t nat"選項(xiàng)來(lái)顯式地指明這一點(diǎn)。因?yàn)橄到y(tǒng)缺省的表是"filter"，所以在使用filter功能時(shí)，我們沒(méi)有必要顯式的指明"-t filter"。

同filter表一樣，nat表也有三條缺省的"鏈"(chains)，這三條鏈也是規(guī)則的容器，它們分別是:

PREROUTING:可以在這里定義進(jìn)行目的NAT的規(guī)則，因?yàn)槁酚善鬟M(jìn)行路由時(shí)只檢查數(shù)據(jù)包的目的ip地址，所以為了使數(shù)據(jù)包得以正確路由，我們必須在路由之前就進(jìn)行目的NAT;

POSTROUTING:可以在這里定義進(jìn)行源NAT的規(guī)則，系統(tǒng)在決定了數(shù)據(jù)包的路由以后在執(zhí)行該鏈中的規(guī)則。

OUTPUT:定義對(duì)本地產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包的目的NAT規(guī)則。

三、操作語(yǔ)法

如前所述，在使用iptables的NAT功能時(shí)，我們必須在每一條規(guī)則中使用"-t nat"顯示的指明使用nat表。然后使用以下的選項(xiàng):

1. 對(duì)規(guī)則的操作

加入(append) 一個(gè)新規(guī)則到一個(gè)鏈 (-A)的最后。

在鏈內(nèi)某個(gè)位置插入(insert) 一個(gè)新規(guī)則(-I)，通常是插在最前面。

在鏈內(nèi)某個(gè)位置替換(replace) 一條規(guī)則 (-R)。

在鏈內(nèi)某個(gè)位置刪除(delete) 一條規(guī)則 (-D)。

刪除(delete) 鏈內(nèi)第一條規(guī)則 (-D)。

2. 指定源地址和目的地址

通過(guò)--source/--src/-s來(lái)指定源地址(這里的/表示或者的意思，下同)，通過(guò)--destination/--dst/-s來(lái)指定目的地址。可以使用以下四中方法來(lái)指定ip地址:

a. 使用完整的域名，如“www.linuxaid.com.cn”;

b. 使用ip地址，如“192.168.1.1”;

c. 用x.x.x.x/x.x.x.x指定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，如“192.168.1.0/255.255.255.0”;

d. 用x.x.x.x/x指定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，如“192.168.1.0/24”這里的24表明了子網(wǎng)掩碼的有效位數(shù)，這是 UNIX環(huán)境中通常使用的表示方法。

缺省的子網(wǎng)掩碼數(shù)是32，也就是說(shuō)指定192.168.1.1等效于192.168.1.1/32。

3. 指定網(wǎng)絡(luò)接口

可以使用--in-interface/-i或--out-interface/-o來(lái)指定網(wǎng)絡(luò)接口。從NAT的原理可以看出，對(duì)于PREROUTING鏈，我們只能用-i指定進(jìn)來(lái)的網(wǎng)絡(luò)接口;而對(duì)于POSTROUTING和OUTPUT我們只能用-o指定出去的網(wǎng)絡(luò)接口。

4. 指定協(xié)議及端口

可以通過(guò)--protocol/-p選項(xiàng)來(lái)指定協(xié)議，如果是udp和tcp協(xié)議，還可--source-port/--sport和 --destination-port/--dport來(lái)指明端口。

四、準(zhǔn)備工作

1. 編譯內(nèi)核，編譯時(shí)選中以下選項(xiàng)，具體可參看“用iptales實(shí)現(xiàn)包過(guò)慮型防火墻”一文:

Full NAT

MASQUERADE target support

REDIRECT target support

2. 要使用NAT表時(shí)，必須首先載入相關(guān)模塊:

modprobe ip_tables

modprobe ip_nat_ftp

iptable_nat 模塊會(huì)在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)載入。

五、使用實(shí)例

1. 源NAT(SNAT)

比如，更改所有來(lái)自192.168.1.0/24的數(shù)據(jù)包的源ip地址為1.2.3.4:

iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.1.0/24 -o eth0 -j SNAT --to 1.2.3.4

這里需要注意的是，系統(tǒng)在路由及過(guò)慮等處理直到數(shù)據(jù)包要被送出時(shí)才進(jìn)行SNAT。

有一種SNAT的特殊情況是ip欺騙，也就是所謂的Masquerading，通常建議在使用撥號(hào)上網(wǎng)的時(shí)候使用，或者說(shuō)在合法ip地址不固定的情況下使用。比如

# iptables -t nat -A POSTROUTING -o ppp0 -j MASQUERADE

可以看出，這時(shí)候我們沒(méi)有必要顯式的指定源ip地址等信息。

2. 目的SNAT(DNAT)

比如，更改所有來(lái)自192.168.1.0/24的數(shù)據(jù)包的目的ip地址為1.2.3.4:

iptables -t nat -A PREROUTING -s 192.168.1.0/24 -i eth1 -j DNAT --to 1.2.3.4

這里需要注意的是，系統(tǒng)是先進(jìn)行DNAT，然后才進(jìn)行路由及過(guò)慮等操作。

有一種DNAT的特殊情況是重定向，也就是所謂的Redirection，這時(shí)候就相當(dāng)于將符合條件的數(shù)據(jù)包的目的ip地址改為數(shù)據(jù)包進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)接口的ip地址。通常是在與squid配置形成透明代理時(shí)使用，假設(shè)squid的監(jiān)聽端口是3128，我 們可以通過(guò)以下語(yǔ)句來(lái)將來(lái)自192.168.1.0/24，目的端口為80的數(shù)據(jù)包重定向到squid監(jiān)聽

端口:

iptables -t nat -A PREROUTING -i eth1 -p tcp -s 192.168.1.0/24 --dport 80

-j REDIRECT --to-port 3128

六、綜合例子

1. 使用撥號(hào)帶動(dòng)局域網(wǎng)上網(wǎng)

小型企業(yè)、網(wǎng)吧等多使用撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，通常可能使用代理，但是考慮到成本、對(duì)協(xié)議的支持等因素，建議使用ip欺騙方式帶動(dòng)區(qū)域網(wǎng)上網(wǎng)。

成功升級(jí)內(nèi)核后安裝iptables，然后執(zhí)行以下腳本:

#載入相關(guān)模塊

modprobe ip_tables

modprobe ip_nat_ftp

#進(jìn)行ip偽裝

iptables -t nat -A POSTROUTING -o ppp0 -j MASQUERADE

2. ip映射

假設(shè)有一家ISP提供園區(qū)Internet接入服務(wù)，為了方便管理，該ISP分配給園區(qū)用戶的IP地址都是偽IP，但是部分用戶要求建立自己的WWW服務(wù)器對(duì)外發(fā)布信息。我們可以再防火墻的外部網(wǎng)卡上綁定多個(gè)合法IP地址，然后通過(guò)ip映射使發(fā)給其中某一 個(gè)IP地址的包轉(zhuǎn)發(fā)至內(nèi)部某一用戶的WWW服務(wù)器上，然后再將該內(nèi)部WWW服務(wù)器響應(yīng)包偽裝成該合法IP發(fā)出的包。

我們假設(shè)以下情景:

該ISP分配給A單位www服務(wù)器的ip為:

偽ip:192.168.1.100

真實(shí)ip:202.110.123.100

該ISP分配給B單位www服務(wù)器的ip為:

偽ip:192.168.1.200

真實(shí)ip:202.110.123.200

linux防火墻的ip地址分別為:

內(nèi)網(wǎng)接口eth1:192.168.1.1

外網(wǎng)接口eth0:202.110.123.1

然后我們將分配給A、B單位的真實(shí)ip綁定到防火墻的外網(wǎng)接口，以root權(quán)限執(zhí)行以下命令:

ifconfig eth0 add 202.110.123.100 netmask 255.255.255.0

ifconfig eth0 add 202.110.123.200 netmask 255.255.255.0

成功升級(jí)內(nèi)核后安裝iptables，然后執(zhí)行以下腳本:

#載入相關(guān)模塊

modprobe ip_tables

modprobe ip_nat_ftp

首先，對(duì)防火墻接收到的目的ip為202.110.123.100和202.110.123.200的所有數(shù)據(jù)包進(jìn)行目的NAT(DNAT):

iptables -A PREROUTING -i eth0 -d 202.110.123.100 -j DNAT --to 192.168.1.100

iptables -A PREROUTING -i eth0 -d 202.110.123.200 -j DNAT --to 192.168.1.200

其次，對(duì)防火墻接收到的源ip地址為192.168.1.100和192.168.1.200的數(shù)據(jù)包進(jìn)行源NAT(SNAT):

iptables -A POSTROUTING -o eth0 -s 192.168.1.100 -j SNAT --to 202.110.123.100

iptables -A POSTROUTING -o eth0 -s 192.168.1.200 -j SNAT --to 202.110.123.200

這樣，所有目的ip為202.110.123.100和202.110.123.200的數(shù)據(jù)包都將分別被轉(zhuǎn)發(fā)給192.168.1.100和192.168.1.200;而所有來(lái)自192.168.1.100和192.168.1.200的數(shù)據(jù)包都將分 別被偽裝成由202.110.123.100和202.110.123.200，從而也就實(shí)現(xiàn)了ip映射。