CN105100300A - 网络地址转换nat的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了网络地址转换NAT的方法及装置，所述方法包括：接收数据连接中的报文；判断数据连接中报文出口是否发生变化；当数据连接中报文出口没有发生变化时，根据转换信息中包括的转换前后的地址对接收的报文进行地址转换；当数据连接中报文出口发生变化时，对接收的报文进行规则匹配，重新确定报文转换后地址，使用确定的转换后地址对接收的报文进行地址转换；发送地址转换后的报文。本发明能够保证报文使用地址为转发出口对应的运营商提供的地址，进而使得报文不会因为没有通过运营商服务器的源地址检验而被丢弃，从而可以避免因报文被丢弃而产生的卡顿或无法访问的问题。

Description

网络地址转换NAT的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及一种网络地址转换NAT的方法及装置。

背景技术

NAT(网络地址转换，NetworkAddressTranslation)，也叫做网络掩蔽或者IP掩蔽(IPmasquerading)，是一种IP封包通过网关出口设备之后修改源IP地址或目的IP地址的技术。在私有网络访问公共网络或将私有网络中的服务以公共网络服务的形式提供出来的情形下，通过NAT技术能够实现公共网络与私有网络间的通信，并且能够不暴露私有网络设备。并且，NAT技术中，使用少量的公有IP地址代表较多的私有IP地址，可以解决可用IP地址空间的枯竭的问题。

现有技术中，网关出口设备上配置有运营商分配的公网地址。私网用户发起对公网地址的访问，数据报文到达网关出口设备之后，检查是否符合进行地址转换的条件。当符合地址转换条件时，将对数据报文的源IP地址信息转换为公网的地址信息，将内外网的地址信息记录到转换信息中。将地址信息转换后的报文发送到公网。当从公网接收到回复的报文时，查找转换信息，将报文的目的地址信息转换为私网的地址信息，将转换后的报文转发到私网中。

随着网络技术的发展，公网服务的提供者不再局限于单一的运营商内，通过多出口技术，使得多个运营商可以为同一私网提供网络服务。在多出口技术中，网关出口设备中存在着多条物理介质的线路与公网互联，每个出口可能对应同样的运营商，也可能对应不同的运营商，网关出口设备通过路由协议的选路策略将设备的数据连接分配到不同的出口上。

在现有技术中，当报文出口发生变化时，转换信息中记录不会变化。如此，导致报文所用网络地址与运营商分配的网络地址不一致。这样，在运营商存在源地址检测的情况下，会造成网络卡顿或阻塞；在运营商不存在源地址检测的情况下，由于发送报文和回复报文所用端口不一致，会影响负载均衡的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种网络地址转换NAT的方法及装置，用于解决上述问题或者至少部分地解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种网络地址转换NAT的方法，所述方法包括：接收数据连接中的报文；判断数据连接中报文出口是否发生变化；当数据连接中报文出口没有发生变化时，根据转换信息中包括的转换前后的地址对接收的报文进行地址转换；当数据连接中报文出口发生变化时，对接收的报文进行规则匹配，重新确定报文转换后地址，使用确定的转换后地址对接收的报文进行地址转换；发送地址转换后的报文。

本发明还提供了一种网络地址转换NAT的装置，所述装置包括：转发模块，用于接收数据连接中的报文；NAT模块，用于判断数据连接中报文出口是否发生变化；当数据连接中报文出口没有发生变化时，根据转换信息中包括的转换前后的地址对接收的报文进行地址转换；当数据连接中报文出口发生变化时，对接收的报文进行规则匹配，重新确定报文转换后地址，使用确定的转换后地址对接收的报文进行地址转换；所述转发模块还用于发送地址转换后的报文。

通过上述技术方案，能够及时发现数据连接中报文出口的变化，并且当数据连接中报文出口发生变化时，对接收的报文进行规则匹配，重新确定报文转换后地址，使用确定的转换后地址对接收的报文进行地址转换。如此，能够保证报文使用地址为转发出口对应的运营商提供的地址，进而使得报文不会因为没有通过运营商服务器的源地址检验而被丢弃，从而可以避免因报文被丢弃而产生的卡顿或无法访问的问题；另一方面，因为报文转换后地址与报文转发出口相对应，使得回复的报文与发送的报文所用转发端口相同，因此，能够避免因为数据连接中往返流量的端口不一致所导致的负载均衡效果降低的问题。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例中网络地址转换NAT的装置的结构图；

图2是本发明一实施例中网络地址转换NAT的装置的结构图；

图3是本发明一实施例中应用场景示意图；

图4是本发明一实施例中网络地址转换NAT的方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明一实施例中网络地址转换NAT的装置的结构图；该装置可用于通信设备中，例如网关出口设备中。如图1所述，该装置包括如下模块：转发模块110，用于接收数据连接中的报文。NAT模块120，用于判断数据连接中报文出口是否发生变化；当数据连接中报文出口没有发生变化时，根据转换信息中包括的转换前后的地址对接收的报文进行地址转换；当数据连接中报文出口发生变化时，对接收的报文进行规则匹配，重新确定报文转换后地址，使用确定的转换后地址对接收的报文进行地址转换。所述转发模块110还用于发送地址转换后的报文。

其中，转换信息可按如下方式获得。

如图2所示，装置还包括：记录模块140。所述NAT模块120还用于对数据连接中的首报文进行规则匹配，确定数据连接中首报文转换后的地址。记录模块140用于将数据连接中首报文转换前后的地址和首报文出口作为转换信息进行记录；当数据连接中报文出口发生变化时，根据重新确定的报文转换后地址和报文变化后出口，更新转换信息中包括的转换后地址和报文出口。

本发明中转换信息也可通过其他方式获得，例如通过人工配置获得，本发明对此没有特别限制。

举例而言，转发模块110接收到数据连接中报文后，将数据连接中报文转发给NAT模块120。NAT模块120接收到报文后，判断数据连接中报文出口是否发生变化。

NAT模块120可以通过多种方式判断数据连接中报文出口是否发生变化。例如，如图2所示，装置还包括路由模块130，NAT模块120在本地中存储变化标志位，当路由模块130变换数据连接的传输路由时，比较路由变换前后的报文出口，当变化前后的报文出口不同时，将变化标志位置为已变化状态。由于负载均衡、网路故障等原因，会对数据连接的路由进行变化，但是不是所有路由变换都会造成报文从私网转发到公网的出口变化，例如，当路由变化仅涉及私网内路由变动时，不会引起报文出口变化。因此，在路由变动时，对变换前后报文出口进行比较，以判断路由变动是否引起报文出口变化。NAT模块120通过读取变化标志位，判断数据连接中报文出口是否发生变化。

又例如，如图2所示，装置还包括记录模块140，记录模块140在本地存储转换信息，转换信息中包括报文出口。NAT模块120接收到报文后，将报文中包括的报文出口与转换信息中包括的报文出口比较，当两者不一致时，判定数据连接中报文出口发生变化。

NAT模块120在数据连接中报文出口没有发生变化时，根据转换信息中包括的转换前后的地址对接收的报文进行地址转换。NAT模块120在数据连接中报文出口发生变化时，对接收的报文进行规则匹配，重新确定报文转换后地址，使用确定的转换后地址对接收的报文进行地址转换。之后，NAT模块120将地址转换后的报文发送给转发模块110。转发模块110将地址转换后的报文从对应出口发送出去。

在一实施例中，如图2所示，所述装置还包括：路由模块130，用于当数据连接中报文路由发生变动时，将转换信息中包括的更新标志位置为待更新状态。

进一步地，路由模块130用于当数据连接中报文路由发生变动时，判断发生变动的路由出口与NAT关联的出口是否相关；当发生变动的路由出口与NAT关联的出口相关时，将转换信息中包括的更新标志位置为待更新状态。

举例而言，NAT模块120将NAT关联出口的列表发送给路由模块130，路由模块130在根据路由策略变动路由时，查看NAT关联出口列表和变动的路由的出口信息，判断发生变动的路由出口与NAT关联出口是否相关。当两者相关时，将转换信息中包括的更新标志位置为待更新状态。

例如，当路由变动时，判断变动的路由出口是否包括NAT关联出口，如果变动的路由出口中包括了NAT关联出口，则判定变动的路由出口与NAT关联出口相关，将转换信息中包括的更新标志位置为待更新状态。

如图2所示，所述装置还包括记录模块140，记录模块140在当数据连接中报文出口发生变化时，根据重新确定的报文转换后地址和报文变化后出口，更新所述转换信息，并将转换信息中包括的更新标志位置为已更新状态。

因为，与NAT相关的出口只占路由中出口的一部分，采用上述技术方案，能够在路由频繁变动时，仅在发生变动的路由出口与NAT关联出口相关时，才对将更新标志位置为待更新状态。进而，能够减少NAT模块120，判断接收的报文的出口与转换信息中包括的报文出口是否相同的操作，简化操作流程，提高地址转换效率。

进一步地，NAT模块120用于当转换信息中更新标志位为待更新状态时，判断接收的报文的出口与转换信息中包括的报文出口是否相同；当接收的报文的出口与转换信息中包括的报文出口不同时，判定数据连接中报文出口发生变化。

NAT模块120还用于当转换信息中更新标志位为已更新状态时，判定数据连接中报文出口没有发生变化。

举例而言，转换信息中的更新标志位初始值设置为0，0表示已更新状态；路由模块130在发现变动的路由出口与NAT关联出口相关时，将更新标志位置为1，1表示待更新状态。NAT模块120接收到报文后，读取转换信息中的更新标志位，当更新标志位为0时，判定数据连接中报文出口没有发生变化，当更新标志位为1时，判断接收的报文的出口与转换信息中包括的报文出口是否相同，当不同时，判定数据连接中报文出口发生变化。

如此，在本实施例中，通过在转换信息中增加更新标志位，实现对报文出口变化的判断，使得NAT转换操作更加简便。

在一实施例中，如图2所示，装置还包括：记录模块140。所述NAT模块120还用于对数据连接中的首报文进行规则匹配，确定数据连接中首报文转换后的地址。记录模块140用于将数据连接中首报文转换前后的地址和首报文出口作为转换信息进行记录。

所述记录模块140还用于当数据连接中报文出口发生变化时，根据重新确定的报文转换后地址和报文变化后出口，更新转换信息中包括的转换后地址和报文出口。

在数据连接外部因素，如路由都没有变动的情况下，NAT模块120找到记录模块140中记录的转换信息，并直接使用转换信息中包括的前后转换地址进行报文转换。如此，避免所有报文都要进行冗余的规则查找，提高转换效率。

路由模块130当数据连接中报文路由发生变动时，判断发生变动的路由出口与NAT关联的出口是否相关；当发生变动的路由出口与NAT关联的出口相关时，将转换信息中包括的更新标志位置为待更新状态。

记录模块140在当数据连接中报文出口发生变化时，根据重新确定的报文转换后地址和报文变化后出口，更新转换信息，并将转换信息中包括的更新标志位置为已更新状态。

举例而言，NAT模块120对数据连接中的首报文进行规则匹配，确定数据连接中首报文转换后的地址，将转换信息发送给记录模块140。记录模块140将转换信息记录到记录表中。例如，如图下表一所示，在记录表中记录转换前后的源地址、目的地址，以及报文出口和更新标志位。

表一

路由模块130在发现变动的路由出口与NAT关联出口相关时，将更新标志位置为待更新状态。变更后的记录表如下表二所示。

表二

NAT模块120判定数据连接中报文出口发生变化后，对接收的报文进行规则匹配，重新确定报文转换后地址。记录模块140根据重新确定的报文转换后地址和报文变化后出口，更新转换信息中包括的转换后地址和报文出口，将转换信息中包括的更新标志位置为已更新状态。例如，报文出口由电信出口变更为联通出口。记录模块140对转换信息进行更新，更新后的转换信息如下表三所示。

表三

通过上述技术方案，能够及时发现数据连接中报文出口的变化，并且当数据连接中报文出口发生变化时，对接收的报文进行规则匹配，重新确定报文转换后地址，使用确定的转换后地址对接收的报文进行地址转换。如此，能够保证报文使用地址为转发出口对应的运营商提供的地址，进而使得报文不会因为没有通过运营商服务器的源地址检验而被丢弃，从而可以避免因报文被丢弃而产生的卡顿或无法访问的问题；另一方面，因为报文转换后地址与报文转发出口相对应，使得回复的报文与发送的报文所用转发端口相同，因此，能够避免因为数据连接中往返流量的端口不一致，所导致的负载均衡效果降低的问题。

在一实施例中，如图3所示，三个运营商为私网提供通信服务。运营商分配的地址分别为：

电信网络：1.1.1.1/24

移动网络：2.2.2.2/24

联通网络：3.3.3.3/24

本发明中装置各个模块对网络中报文进行如下操作。

转发模块110接收数据连接中的首报文，将首报文发送给NAT模块120。NAT模块120对数据连接中的首报文进行规则匹配，确定数据连接中首报文转换后的地址为1.1.1.1，报文出口为电信出口。记录模块140对转换后信息进行记录，记录的转换后信息如表一所示。转发模块110将转换后的报文从电信出口发送出去。转发模块110除进行接收和发送报文操作外，还用于在各个模块间进行信息转发。

路由模块130将数据连接中报文路由从电信网络变动到联通网络。发生变动后，路由模块130查找NAT关联出口列表，判定发生变动的路由出口与NAT关联的出口相关，将转换信息中包括的更新标志位置为待更新状态。变化后的转换信息如表二所示。

转发模块110接收数据连接中的首报文，将首报文发送给NAT模块120。NAT模块120读取转换信息中更新标志位，确定其为待更新状态，开始判断接收的报文的出口与转换信息中包括的报文出口是否相同。NAT模块120发现接收的报文的出口与转换信息中包括的报文出口不同，判定数据连接中报文出口发生变化。NAT模块120对接收的报文进行规则匹配，重新确定报文转换后地址，使用确定的转换后地址对接收的报文进行地址转换。转发模块110发送地址转换后的报文。记录模块140根据重新确定的报文转换后地址和报文变化后出口，更新转换信息中包括的转换后地址和报文出口，更新完成后，将转换信息中包括的更新标志位置为已更新状态。更新后的转换信息如表三所示。

转发模块110接收数据连接中的首报文，将首报文发送给NAT模块120。NAT模块120读取转换信息中更新标志位，确定其为已更新状态。NAT模块120判定数据连接中报文出口没有发生变化，根据转换信息中包括的转换前后的地址对接收的报文进行地址转换。转发模块110将转换后的报文发送。

以上描述仅为本发明中装置进行了示例性说明，该说明不用于限定本发明。任何本领域所属技术人员能够理解的任何等同替换手段均在本发明的保护范围之内。

本发明还公开了一种设备，包括如上任一所述的装置。

图4是本发明一实施例中网络地址转换NAT的方法的流程图。该方法可用于通信设备中，例如出口网关设备中。如图4所述，该方法包括如下步骤。

在步骤S410中，接收数据连接中的报文。

在步骤S420中，判断数据连接中报文出口是否发生变化。

在步骤S430中，当数据连接中报文出口没有发生变化时，根据转换信息中包括的转换前后的地址对接收的报文进行地址转换。

在步骤S440中，当数据连接中报文出口发生变化时，对接收的报文进行规则匹配，重新确定报文转换后地址，使用确定的转换后地址对接收的报文进行地址转换。

在步骤S450中，发送地址转换后的报文。

在一实施例中，所述方法还包括：

对数据连接中的首报文进行规则匹配，确定数据连接中首报文转换后的地址；

将数据连接中首报文转换前后的地址和首报文出口作为转换信息进行记录；

当数据连接中报文出口发生变化时，根据重新确定的报文转换后地址和报文变化后出口，更新所述转换信息中包括的转换后地址和报文出口。

在一实施例中，所述方法还包括：

当数据连接中报文路由发生变动时，将所述转换信息中包括的更新标志位置为待更新状态。

当数据连接中报文出口发生变化时，根据重新确定的报文转换后地址和报文变化后出口，更新所述转换信息中包括的转换后地址和报文出口之后，将转换信息中包括的更新标志位置为已更新状态。

进一步地，所述当数据连接中报文路由发生变动时，将所述转换信息中更新标志位置为待更新状态，具体包括：

当数据连接中报文路由发生变动时，判断发生变动的路由出口与NAT关联的出口是否相关；

当发生变动的路由出口与NAT关联的出口相关时，将转换信息中更新标志位置为待更新状态。

进一步地，所述判断数据连接中报文出口是否发生变化，具体包括：

当转换信息中更新标志位为待更新状态时，判断接收的报文的出口与转换信息中包括的报文出口是否相同；

当接收的报文的出口与转换信息中包括的报文出口不同时，判定数据连接中报文出口发生变化；

当转换信息中更新标志位为已更新状态时，判定数据连接中报文出口没有发生变化。

上述方法与本发明中装置部分对应，对于方法实现操作的详细说明，可参见本发明装置部分中对应描述，在此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种网络地址转换NAT的方法，其特征在于，所述方法包括：

接收数据连接中的报文；

判断数据连接中报文出口是否发生变化；

当数据连接中报文出口没有发生变化时，根据转换信息中包括的转换前后的地址对接收的报文进行地址转换；

当数据连接中报文出口发生变化时，对接收的报文进行规则匹配，重新确定报文转换后地址，使用确定的转换后地址对接收的报文进行地址转换；

发送地址转换后的报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对数据连接中的首报文进行规则匹配，确定数据连接中首报文转换后的地址；

将数据连接中首报文转换前后的地址和首报文出口作为转换信息进行记录；

当数据连接中报文出口发生变化时，根据重新确定的报文转换后地址和报文变化后出口，更新所述转换信息中包括的转换后地址和报文出口。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当数据连接中报文路由发生变动时，将所述转换信息中包括的更新标志位置为待更新状态；

当数据连接中报文出口发生变化时，根据重新确定的报文转换后地址和报文变化后出口，更新所述转换信息中包括的转换后地址和报文出口之后，将转换信息中包括的更新标志位置为已更新状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断数据连接中报文出口是否发生变化，具体包括：

当转换信息中更新标志位为待更新状态时，判断接收的报文的出口与转换信息中包括的报文出口是否相同；

当接收的报文的出口与转换信息中包括的报文出口不同时，判定数据连接中报文出口发生变化；

当转换信息中更新标志位为已更新状态时，判定数据连接中报文出口没有发生变化。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当数据连接中报文路由发生变动时，将所述转换信息中更新标志位置为待更新状态，具体包括：

当数据连接中报文路由发生变动时，判断发生变动的路由出口与NAT关联的出口是否相关；

当发生变动的路由出口与NAT关联的出口相关时，将转换信息中更新标志位置为待更新状态。

6.一种网络地址转换NAT的装置，其特征在于，所述装置包括：

转发模块，用于接收数据连接中的报文；

NAT模块，用于判断数据连接中报文出口是否发生变化；当数据连接中报文出口没有发生变化时，根据转换信息中包括的转换前后的地址对接收的报文进行地址转换；当数据连接中报文出口发生变化时，对接收的报文进行规则匹配，重新确定报文转换后地址，使用确定的转换后地址对接收的报文进行地址转换；

所述转发模块还用于发送地址转换后的报文。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：记录模块，

所述NAT模块还用于对数据连接中的首报文进行规则匹配，确定数据连接中首报文转换后的地址；

所述记录模块用于将数据连接中首报文转换前后的地址和首报文出口作为转换信息进行记录；当数据连接中报文出口发生变化时，根据重新确定的报文转换后地址和报文变化后出口，更新所述转换信息中包括的转换后地址和报文出口。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

路由模块，用于当数据连接中报文路由发生变动时，将所述转换信息中包括的更新标志位置为待更新状态；

所述记录模块还用于在当数据连接中报文出口发生变化时，根据重新确定的报文转换后地址和报文变化后出口，更新所述转换信息之后，将转换信息中包括的更新标志位置为已更新状态。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述NAT模块用于当转换信息中更新标志位为待更新状态时，判断接收的报文的出口与转换信息中包括的报文出口是否相同；当接收的报文的出口与转换信息中包括的报文出口不同时，判定数据连接中报文出口发生变化；当转换信息中更新标志位为已更新状态时，判定数据连接中报文出口没有发生变化。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述路由模块用于当数据连接中报文路由发生变动时，判断发生变动的路由出口与NAT关联的出口是否相关；当发生变动的路由出口与NAT关联的出口相关时，将转换信息中更新标志位置为待更新状态。