[发明专利]私网与公网通信的方法及网络地址转换设备

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，具体涉及私网与公网通信的方法及网络地址转换(NAT，Network Address Translation)设备。

背景技术

NAT是将因特网协议(IP，Internet Protocol)数据报文头中的IP地址转换为另一个IP地址的过程。在实际应用中，NAT主要用于实现私有网络访问公共网络的功能。这种通过使用少量的公网IP地址代表较多的私网IP地址的方式，将有助于减缓可用IP地址空间的枯竭。

图1给出了一个现有的典型的NAT组网和转换示意图，如图1所示，主机A或B发送的传输控制协议(TCP，Transmission Control Protocol)/用户数据报协议(UDP，User Datagram Protocol)报文的源地址和源端口都会被NAT设备转换，若在报文的应用层中含有地址信息，则NAT需要进一步做应用网关(ALG，Application Layer Gateway.)处理，将应用层中的私网地址转换成公网地址。

NAT不但消耗了NAT设备的中央处理单元(CPU，Central Processing Unit)能力，且需要NAT设备能识别应用层协议；另外，NAT设备无法处理某些加密报文，破坏了IP网络端到端的应用模型。

发明内容

本发明提供私网与公网通信的方法及NAT设备，以在NAT组网下不做IP地址转换和ALG处理，就可实现私网与公网间的通信。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种私网与公网通信的方法，网络地址转换NAT设备对自己的所有局域网LAN口进行二层隔离处理，该方法包括：

NAT设备接收私网内的主机发来的动态主机配置协议DHCP请求消息，将自己的公网IP地址作为主机的IP地址分配给主机，将自己的上行路由器的IP地址作为主机的网关的IP地址返回给主机，同时为主机分配传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP端口范围；

NAT设备接收私网内的主机发来的携带主机的网关的IP地址的地址解析协议ARP请求消息，将LAN口的虚接口媒体访问控制MAC地址作为主机的网关的MAC地址返回给主机；

NAT设备接收主机发来的TCP或UDP报文，该报文的源IP地址为NAT设备为主机分配的IP地址，报文的目的MAC地址为主机的网关的MAC地址，NAT设备根据报文的目的MAC地址将该报文转发出去。

所述NAT设备为主机分配TCP和UDP端口范围进一步包括：

NAT设备将主机的IP地址、TCP和UDP端口范围、MAC地址、LAN口信息作为一条新的租约表项添加到DHCP租约表中；

且，所述方法进一步包括：

当NAT设备接收到公网服务器发来的TCP或UDP报文时，根据报文的目的端口号在DHCP租约表中查找到对应的主机LAN口号和MAC地址，根据该主机LAN口号和MAC地址，将报文发送给对应的主机。

所述NAT设备将自己的上行路由器的IP地址同时作为主机的网关的IP地址和DHCP服务器的IP地址返回给主机；

所述NAT设备将LAN口的虚接口MAC地址同时作为主机的网关的MAC地址和DHCP服务器的MAC地址返回给主机。

一种NAT设备，包括：

二层隔离处理模块：对本设备的所有LAN口进行二层隔离处理；

DHCP服务器代理模块：接收私网内的主机发来的DHCP请求消息，将本设备的公网IP地址作为主机的IP地址分配给主机，将本设备的上行路由器的IP地址作为主机的网关的IP地址返回给主机，同时为主机分配TCP和UDP端口范围；

ARP代理模块：接收私网内的主机发来的携带主机的网关的IP地址的ARP请求消息，将LAN口的虚接口MAC地址作为主机的网关的MAC地址返回给主机；

报文处理模块：接收主机发来的TCP或UDP报文，该报文的源IP地址为本设备为主机分配的IP地址，报文的目的MAC地址为主机的网关的MAC地址，根据报文的目的MAC地址将该报文转发出去。

所述设备进一步包括：DHCP租约表模块，用于存储DHCP租约表；

且，所述DHCP服务器代理模块进一步用于，在为主机分配TCP和UDP端口范围后，将主机的IP地址、TCP和UDP端口范围、MAC地址、LAN口信息作为一条新的租约表项添加到DHCP租约表模块中；