本文主要是介绍NAT(Network Address Translation)介绍,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
通过NAT实现虚拟服务器(VS/NAT)
由于IPv4中IP地址空间的日益紧张和安全方面的原因,很多网络使用保留IP地址(10.0.0.0/255.0.0.0, 172.16.0.0/255.128.0.0和192.168.0.0/255.255.0.0)[64, 65, 66]。这些地址不在Internet上使用,而是专门为内部网络预留的。当内部网络中的主机要访问Internet或被Internet访问时,就需要 采用网络地址转换(Network Address Translation, 以下简称NAT),将内部地址转化为Internets上可用的外部地址。NAT的工作原理是报文头(目标地址、源地址和端口等)被正确改写后,客户相信 它们连接一个IP地址,而不同IP地址的服务器组也认为它们是与客户直接相连的。由此,可以用NAT方法将不同IP地址的并行网络服务变成在一个IP地址 上的一个虚拟服务。
VS/NAT的体系结构如图1所示。在一组服务器前有一个调度器,它们是通过Switch/HUB相连接的。这些服务器 提供相同的网络服务、相同的内容,即不管请求被发送到哪一台服务器,执行结果是一样的。服务的内容可以复制到每台服务器的本地硬盘上,可以通过网络文件系 统(如NFS)共享,也可以通过一个分布式文件系统来提供。
客户通过Virtual IP Address(虚拟服务的IP地址)访问网络服务时,请求报文到达调度器,调度器根据连接调度算法从一组真实服务器中选出一台服务器,将报文的目标地址 Virtual IP Address改写成选定服务器的地址,报文的目标端口改写成选定服务器的相应端口,最后将修改后的报文发送给选出的服务器。同时,调度器在连接Hash 表中记录这个连接,当这个连接的下一个报文到达时,从连接Hash表中可以得到原选定服务器的地址和端口,进行同样的改写操作,并将报文传给原选定的服务 器。当来自真实服务器的响应报文经过调度器时,调度器将报文的源地址和源端口改为Virtual IP Address和相应的端口,再把报文发给用户。我们在连接上引入一个状态机,不同的报文会使得连接处于不同的状态,不同的状态有不同的超时值。在TCP 连接中,根据标准的TCP有限状态机进行状态迁移,这里我们不一一叙述,请参见W. Richard Stevens的《TCP/IP Illustrated Volume I》;在UDP中,我们只设置一个UDP状态。不同状态的超时值是可以设置的,在缺省情况下,SYN状态的超时为1分钟,ESTABLISHED状态的超 时为15分钟,FIN状态的超时为1分钟;UDP状态的超时为5分钟。当连接终止或超时,调度器将这个连接从连接Hash表中删除。
这样,客户所看到的只是在Virtual IP Address上提供的服务,而服务器集群的结构对用户是透明的。对改写后的报文,应用增量调整Checksum的算法调整TCP Checksum的值,避免了扫描整个报文来计算Checksum的开销。
在一些网络服务中,它们将IP地址或者端口号在报文的数据中传送,若我们只对报文头的IP地址和端口号作转换,这样就会出现不一致性,服务会中断。所以,针 对这些服务,需要编写相应的应用模块来转换报文数据中的IP地址或者端口号。我们所知道有这个问题的网络服务有FTP、IRC、H.323、 CUSeeMe、Real Audio、Real Video、Vxtreme / Vosiac、VDOLive、VIVOActive、True Speech、RSTP、PPTP、StreamWorks、NTT AudioLink、NTT SoftwareVision、Yamaha MIDPlug、iChat Pager、Quake和Diablo。
下面,举个例子来进一步说明VS/NAT,如下图所示:
VS/NAT 的配置如下表所示,所有到IP地址为202.103.106.5和端口为80的流量都被负载均衡地调度的真实服务器172.16.0.2:80和 172.16.0.3:8000上。目标地址为202.103.106.5:21的报文被转移到172.16.0.3:21上。而到其他端口的报文将被拒 绝。
Protocol | Virtual IP Address | Port | Real IP Address | Port | Weight |
---|---|---|---|---|---|
TCP | 202.103.106.5 | 80 | 172.16.0.2 | 80 | 1 |
172.16.0.3 | 8000 | 2 | |||
TCP | 202.103.106.5 | 21 | 172.16.0.3 | 21 | 1 |
从以下的例子中,我们可以更详细地了解报文改写的流程。
访问Web服务的报文可能有以下的源地址和目标地址:
SOURCE | 202.100.1.2:3456 | DEST | 202.103.106.5:80 |
---|
调度器从调度列表中选出一台服务器,例如是172.16.0.3:8000。该报文会被改写为如下地址,并将它发送给选出的服务器。
SOURCE | 202.100.1.2:3456 | DEST | 172.16.0.3:8000 |
---|
从服务器返回到调度器的响应报文如下:
SOURCE | 172.16.0.3:8000 | DEST | 202.100.1.2:3456 |
---|
响应报文的源地址会被改写为虚拟服务的地址,再将报文发送给客户:
SOURCE | 202.103.106.5:80 | DEST | 202.100.1.2:3456 |
---|
这样,客户认为是从202.103.106.5:80服务得到正确的响应,而不会知道该请求是服务器172.16.0.2还是服务器172.16.0.3处理的。
原文:
NAT(Network Address Translation)介绍
参考文章链接
Linux服务器集群系统(三)
这篇关于NAT(Network Address Translation)介绍的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!