华为防火墙的NAT介绍及配置详解

傷城~ 2021-11-05 11:38 806阅读 0赞

> 博文大纲：  
> 一、华为防火墙NAT的六个分类；  
> 二、解决NAT转换时的环路及无效ARP；  
> 三、server-map表的作用；  
> 四、NAT对报文的处理流程；  
> 五、各种常用NAT的配置方法；

## 一、华为防火墙NAT的六个分类 ##

> 华为防火墙的NAT分类：
> 
>  *  NAT No-PAT：类似于Cisco的动态转换，只转换源IP地址，不转换端口，属于多对多转换，不能节约公网IP地址，使用情况较少。
>  *  NAPT（Network Address and Port Translation，网络地址和端口转换）：类似于Cisco的PAT转换，NAPT即转换报文的源地址，又转换源端口。转换后的地址不能是外网接口IP地址，属于多对多或多对一转换，可以节约公网IP地址，使用场景较多。
>  *  出接口地址（Easy-IP）：因其转换方式非常简单，所以也被称为Easy-IP、和NAPT一样，即转换源IP地址，又转换源端口。区别是出接口地址方式转换后的地址只能是NAT设备外网接口所配置的IP地址，属于多对一转换，可以节约IP地址。
>  *  NAT Server：静态一对一发布，主要用于内部服务器需要对Internet提供服务时使用，。
>  *  Smart NAT（智能转换）：通过预留一个公网地址进行NAPT转换，而其他的公网地址用来进行NAT No-PAT转换，该方式不太常用。
>  *  三元组NAT：与源IP地址、源端口和协议类型有关的一种转换，将源IP地址和源端口转换为固定公网IP地址和端口，能解决一些特殊应用在普遍NAT中无法实现的问题。主要应用于外部用户访问局域网的一些P2P应用。

## 二、解决NAT转换时的环路及无效ARP ##

在特定的NAT转换时，可能会产生环路及无效ARP，关于其如何产生，大概就是，在有些NAT的转换方式中，是为了解决内网连接Internet，而映射出了一个公有IP，那么，若此时有人通过internet来访问这个映射出来的公有IP，就会产生这两种情况。若要详细说起来，又是很麻烦，但是解决这两个问题很简单，就是配置**黑洞路由**（将internet主动访问映射出来的地址的流量指定到空接口null0），关于如何配置，将在过后的配置中展示出来，我总结了以下需要配置黑洞路由的场景，如下表所示：

![华为防火墙的NAT介绍及配置详解][NAT]

表中的前三个可以对应到文章开始的几个NAT类型中，那么NAT Server(粗泛)、NAT Server(精细）又是什么鬼呢？

*  NAT Server(粗泛)：是NAT Server转换类型中的一种，表示源地址和转换后的地址只有简单的映射关系，没有涉及端口等映射，如源地址为192.168.1.2，转换后的地址为33.2.55.6，如果做的是NAT Server(粗泛)这种类型的NAT，那么所有访问33.2.55.6的数据包都将转发给192.168.1.2这个地址。
 *  NAT Server(精细）：也是NAT Server转换类型中的一种，表示源地址和转换后的地址映射关系，已经具体定位到某个端口，如：源地址为192.168.1.2，转换后的地址为33.2.55.6，做了NAT Server(精细）的NAT转换，那么可能是访问33.2.55.6的FTP流量（21端口）会转发到192.168.1.2这个地址，但若访问33.2.55.6的Web流量（80/443端口），就不一定还是转发到192.168.1.2这个地址，可以说NAT Server(精细）是基于端口的NAT转换。

## 三、server-map表的作用 ##

我们都知道，状态化防火墙中会有一张表叫做会话表，用来记录的是内网访问外网时的一个连接信息，当外网返回的数据匹配到会话表的记录时，直接放行相关返回流量。

那么server-map表又是什么呢？具体解释其原理的话，可能又是一大篇，写了也不一定能写明白，写明白了你们也不一定看懂，看懂了你们也不一定会打赏，哈哈，不开玩笑了，直接总结对比一下server-map表和会话表的区别吧，

> 区别如下：
> 
>  *  会话表记录的是连接信息，包括连接状态。
>  *  server-map表记录的不是当前的连接信息，而是通过分析当前连接的报文后得到的信息，该信息用来解决接下来的数据流通过防火墙的问题。可以将server-map表的作用理解为通过未雨绸缪解决将来的问题，如像FTP这种的多端口协议，在从一开始的三次握手，到最后完成数据的传输，其过程中，可能端口会发生改变等问题，server-map正好可以解决这种问题。

然而在NAT中也需要这个server-map表，就是在有数据流量通过NAT的方式穿越防火墙时，server-map表会记录其源地址和转换后地址的对应关系，从而使后续流量可以不用查看NAT策略，直接匹配到server-map表，从而实现高效的NAT转换。若用户通过互联网访问转换后的地址时，也可以匹配到server-map表，从而高效的将数据转发到内网真实主机（必须保证安全策略允许通过）。

server-map表不用手动配置，是自动生成的，这里只是简单介绍下server-map表是个什么鬼。

在NAT中，不是所有的表都可以生成server-map表的，我简单总结了一下，如下：

![华为防火墙的NAT介绍及配置详解][NAT 1]

当在防火墙上配置某些类型的NAT后，在防火墙上会生成server-map表，默认生成两个server-map条目，分别是正向条目和反向条目（Reverse），如下：  
![华为防火墙的NAT介绍及配置详解][NAT 2]

此时Server-map表的作用是：

*  正向条目携带端口信息，用来使Internet用户访问内网中的服务器时直接通过server-map表来进行目标地址转换。
 *  反向条目（Reverse）：不携带端口信息，且目标地址是任意的，用来使服务器可以访问Internet。

## 四、NAT对报文的处理流程 ##

原谅我懒癌晚期，给大家上个图，自己悟吧，能理解到什么地步，全看天意咯，如下：

![华为防火墙的NAT介绍及配置详解][NAT 3]

从上图中可以看出来，因为防火墙处理报文的顺序是目标地址转换→安全策略→源地址转换，所以在NAT环境中，安全策略的源地址应该是源地址转换之前的地址，目标地址应该是目标地址转换之后的地址。

一个报文，一般在同一个网络设备上，只会存在一种转换条目，即要么转换源地址（除NAT-Server类型的NAT转换之外），要么转换目的地址（NAT-Server类型的NAT转换）。源地址和目的地址的转换不会同时存在同一个网络设备上。

## 五、各种NAT类型的配置方法 ##

在文章开头的NAT分类中，Smart NAT（智能转换）和三元组NAT这两种NAT类型我也没有配置过，不太了解，所以无法将这两种的配置写下来，只能将前四种NAT类型写下来咯！一般够用了（前面介绍的黑洞路由及查看一些相关表的命令都将在配置过程中，写下来，请仔细看注释）。

环境如下（不以实际环境为准，主要目的是将多种类型NAT的配置写下来）：

![华为防火墙的NAT介绍及配置详解][NAT 4]

需求如下：  
1、ISP为公司分配的公网地址为100.2.2.8/29。  
2、技术部属于trust区域，通过Easy-ip访问Internet。  
3、行政部属于trust区域，通过NAPT访问internet（使用100.2.2.12/29）。  
4、财务部属于trust区域，通过no-pat访问internet（使用100.2.2.10/29-100.2.2.11/29）  
5、DMZ区域中的两台服务器配置NAT-Server发布,分别提供FTP服务及web服务（使用100.2.2.9/29）  
6、防护墙的GE1/0/0属于UNtrust区域。

### 开始配置基础部分（IP地址、路由条目和防火墙接口添加到指定区域等）： ###

我这里只写了路由器及防火墙的配置，关于各个PC及server的IP配置，请自行配置。基础部分就不注释了，若不懂，可以参考我之前的博文：[华为网络设备基本配置][Link 1] ，若需要在eNSP上验证效果，需要给模拟器上的防火墙导入系统，我这里使用的是USG6000的防火墙，可以[下载][Link 2]我提供的防火墙系统文件。

**1、R1路由器配置如下：**

<Huawei>sys
    [Huawei]in g0/0/0
    [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ip add 100.1.1.1 30
    [Huawei-GigabitEthernet0/0/0]in g0/0/1
    [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ip add 200.1.1.1 24
    [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]quit
    [Huawei]ip route-static 100.2.2.8 29 100.1.1.2  <!-100.2.2.8/29为汇总后的地址-->

**2、防火墙配置如下：**

<USG6000V1>sys
    [USG6000V1]in g1/0/0
    [USG6000V1-GigabitEthernet1/0/0]ip add 100.1.1.2 30
    [USG6000V1-GigabitEthernet1/0/0]in g1/0/4
    [USG6000V1-GigabitEthernet1/0/4]ip add 192.168.3.1 24
    [USG6000V1-GigabitEthernet1/0/4]in g1/0/3
    [USG6000V1-GigabitEthernet1/0/3]ip add 192.168.2.1 24
    [USG6000V1-GigabitEthernet1/0/3]in g1/0/2
    [USG6000V1-GigabitEthernet1/0/2]ip add 192.168.1.1 24
    [USG6000V1-GigabitEthernet0/0/0]in g1/0/1
    [USG6000V1-GigabitEthernet1/0/1]ip add 192.168.0.1 24
    [USG6000V1-GigabitEthernet1/0/1]quit
    [USG6000V1]ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 100.1.1.1
    [USG6000V1]firewall zone trust 
    [USG6000V1-zone-trust]add in g1/0/4
    [USG6000V1-zone-trust]add in g1/0/3
    [USG6000V1-zone-trust]add in g1/0/2
    [USG6000V1-zone-trust]quit
    [USG6000V1]firewall zone dmz
    [USG6000V1-zone-dmz]add in g1/0/1
    [USG6000V1-zone-dmz]quit
    [USG6000V1]firewall zone untrust 
    [USG6000V1-zone-untrust]add in g1/0/0

基础部分的配置至此结束。

### 开始配置各种类型的NAT： ###

#### 1、技术部属于trust区域，**通过Easy-ip访问Internet**。 ####

**（1）防火墙配置如下：**

1）配置安全策略：

[USG6000V1]security-policy 
    [USG6000V1-policy-security]rule name easy            
    [USG6000V1-policy-security-rule-easy]source-zone trust        
    [USG6000V1-policy-security-rule-easy]destination-zone untrust    
    [USG6000V1-policy-security-rule-easy]action permit         
    [USG6000V1-policy-security-rule-easy]quit
    [USG6000V1-policy-security]quit

2）配置NAT策略：

[USG6000V1]nat-policy 
    [USG6000V1-policy-nat]rule name easypolicy    
    [USG6000V1-policy-nat-rule-easypolicy]source-address 192.168.1.0 24 
    [USG6000V1-policy-nat-rule-easypolicy]source-zone trust   
    [USG6000V1-policy-nat-rule-easypolicy]destination-zone untrust    
    [USG6000V1-policy-nat-rule-easypolicy]action nat easy-ip    
    [USG6000V1-policy-nat-rule-easypolicy]quit
    [USG6000V1-policy-nat]quit

现在就可以使用PC4 ping外网的200.1.1.2进行验证了，在ping的过程中查看会话表（时间长了该会话表将没有任何内容），可以看到具体的转换条目。

[USG6000V1]dis firewall session table        
     Current Total Sessions : 5
     icmp  ×××: public --> public  192.168.3.2:28884[100.1.1.2:2051] --> 200.1.1.2:2:048
                               ..............................

注：Easy-ip类型的NAT不会产生server-map。

#### 2、配置行政部属于trust区域，通过NAPT访问internet（使用100.2.2.12/29）。 ####

由于在上面配置Easy-ip的NAT类型时，配置了安全策略，所以接下来trust区域访问untrust区域的流量就不用配置安全策略了。

**（1）防火墙配置如下：**

1）配置NAT地址组，地址组中的地址对应的是公网地址100.2.2.12/29。

[USG6000V1]nat address-group napt    
    [USG6000V1-address-group-napt]section 0 100.2.2.12   
    [USG6000V1-address-group-napt]mode pat   
    [USG6000V1-address-group-napt]quit

2）配置NAT策略

[USG6000V1]nat-policy
    [USG6000V1-policy-nat]rule name napt   
    [USG6000V1-policy-nat-rule-napt]source-address 192.168.2.0 24 
    [USG6000V1-policy-nat-rule-napt]source-zone trust    
    [USG6000V1-policy-nat-rule-napt]destination-zone untrust     
    [USG6000V1-policy-nat-rule-napt]action nat address-group napt

3）NAPT的NAT类型要**配置黑洞路由**，所以要针对转换后的全局地址100.2.2.12/32配置黑洞路由。

[USG6000V1]ip route-static 100.2.2.12 32 NULL 0

4）NAPT配置至此就完成了，可以自行验证，并查看会话表，查看是否转换为指定的地址。

#### 3、配置财务部属于trust区域，通过no-pat访问internet（使用100.2.2.10/29-100.2.2.11/29） ####

**（1）防火墙配置如下：**

1）配置NAT地址组，地址组中的地址对应的是公网地址100.2.2.10--100.2.2.11：

[USG6000V1]nat address-group natnopat 
    [USG6000V1-address-group-natnopat]section 0 100.2.2.10 100.2.2.11
       
    [USG6000V1-address-group-natnopat]mode no-pat local 
    [USG6000V1-address-group-natnopat]quit

2）配置NAT策略：

[USG6000V1]nat-policy
    [USG6000V1-policy-nat]rule name nopat  
    [USG6000V1-policy-nat-rule-nopat]source-address 192.168.1.0 24 
    [USG6000V1-policy-nat-rule-nopat]source-zone trust   
    [USG6000V1-policy-nat-rule-nopat]destination-zone untrust 
    [USG6000V1-policy-nat-rule-nopat]action nat address-group natnopat 
    [USG6000V1-policy-nat-rule-nopat]quit
    [USG6000V1-policy-nat]quit

3）针对转换后的全局地址（NAT地址组中的地址）**配置黑洞路由**：

[USG6000V1]ip route-static 100.2.2.10 32 NULL 0
    [USG6000V1]ip route-static 100.2.2.11 32 NULL 0

至此，NAT No-PAT配置完成了，可以自行验证，并且会产生server-map表：

[USG6000V1]dis firewall server-map 
    [USG6000V1]dis firewall session table

#### 4、配置DMZ区域中的两台服务器配置NAT-Server发布,分别提供FTP服务及web服务（使用100.2.2.9/29） ####

1）配置安全策略：

由于之前配置的是trust访问untrust区域的安全策略，所以对DMZ区域没关系，这里是要将DMZ区域的服务器发布出去，使Internet用户可以访问到这些服务器，所以应该放行UNtrust到DMZ区域相关服务的流量。

[USG6000V1-policy-security]rule name todmz  
    [USG6000V1-policy-security-rule-todmz]source-zone untrust 
    [USG6000V1-policy-security-rule-todmz]destination-zone dmz
    [USG6000V1-policy-security-rule-todmz]destination-address 192.168.0.0 24
    [USG6000V1-policy-security-rule-todmz]service ftp
    [USG6000V1-policy-security-rule-todmz]service http
    [USG6000V1-policy-security-rule-todmz]action permit

2）配置NAT server：

[USG6000V1]nat server ftp protocol tcp global 100.2.2.9 21 inside 192.168.0.2 21
    [USG6000V1]nat server http protocol tcp global 100.2.2.9 80 inside 192.168.0.3 80

3）使用外网客户端client1进行访问验证即可，访问以后赶紧查看会话表及server-map表（因为怕到了老化时间，会看不到任何条目），会看到如下结果：  
![华为防火墙的NAT介绍及配置详解][NAT 5]

配置至此，所有需求均已实现，完活。

**1、扩展一些NAT Server的其他配置类型**：

[USG6000V1]nat server ftp1 protocol tcp global 100.2.2.14 2121 inside 192.168.0.2 21    
                    
    [USG6000V1]nat server ftp1 protocol tcp global 100.2.2.14 21 inside 192.168.0.2 21 no-reverse
                    
    [USG6000V1]nat server natserver global 100.2.2.19 inside 100.2.2.9

**2、如何删除NAT Server：**  
那么我们在配置NAT Server时，配置错误的话，想要删除掉，与别的配置删除不太一样，需要使用以下命令删除配置错误的NAT Server：

[USG6000V1]undo nat server name http   
    [USG6000V1]undo nat server ID 0

———————— 本文至此结束，感谢阅读 ————————

[NAT]: https://s1.51cto.com/images/blog/201908/06/40723576acb840c066c2d3db3721d98d.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=
[NAT 1]: https://s1.51cto.com/images/blog/201908/06/41a359d718fcfcd4c6913d5299ededf7.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=
[NAT 2]: https://s1.51cto.com/images/blog/201908/06/171930bb9379758f597b96c0d7b30be7.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=
[NAT 3]: https://s1.51cto.com/images/blog/201908/06/1d286a3992ef611872960dacb955375b.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=
[NAT 4]: https://s1.51cto.com/images/blog/201908/06/eb0bb29684107ef57878aa93ed46406e.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=
[Link 1]: https://blog.51cto.com/14154700/2424396
[Link 2]: https://pan.baidu.com/s/1eUhARJhtfy3AyLbfrROu_A
[NAT 5]: https://s1.51cto.com/images/blog/201908/06/75113c864a6a52f32351459d3b7da0e8.png?x-oss-process=image/watermark,size_16,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_90,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=