[发明专利]一种基于NAT的报文转发方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于NAT的报文转发方法和设备。 

背景技术

NAT（Network Address Translation，网络地址转换）是将IP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描述了一种基本的NAT应用，其地址转换的基本过程包括： 

（1）内网用户主机Host（192.168.1.3）向外网服务器Server（1.1.1.2）发送的IP数据报文通过NAT设备。 

（2）NAT设备查看IP数据报文的报头内容，发现该报文是发往外网的，将其源IP地址字段的私网地址192.168.1.3转换成一个可在Internet上选路的公网地址20.1.1.1，并将该报文发送给外网服务器，并在NAT设备的网络地址转换表中记录这一地址转换前后的映射关系。 

（3）外网服务器给内网用户发送的应答报文（其初始目的IP地址为20.11.1）到达NAT设备后，NAT设备查看报头内容，然后查找网络地址转换表的记录，用对应的内网私有地址192.168.1.3替换初始的目的IP地址。 

上述的NAT过程对终端（如图1中的Host和Server）来说是透明的。对外网服务器而言，它认为内网用户主机的IP地址就是20.1.1.1，并不知道有192.168.1.3这个地址。 

地址转换的优点在于，在为内部网络主机提供了“隐私”保护的前提下，实现了内部网络的主机通过该功能访问外部网络的资源。 

通常情况下，NAT设备上连接到用户内部网络的接口称为NAT内部接口， 连接到外部网络（如Internet）的接口称为NAT外部接口。在实际应用中，NAT设备上可能存在多个NAT外部接口，并且形成等价路由。如图2所示，当用户从用户内部网络访问外部网络时，NAT设备有可能有多个外部接口形成等价路由。此种情况下，如果外部接口连接的单板不是做NAT转换的单板，则经过NAT转换后的报文经过该外部接口所在的单板后，会再次进行路由查找，由于外部接口的路由是等价路由，因此按照等价路由负载分担的算法，比如HASH（哈希）算法，从等价路由中选择一路由，并从对应的外部接口将报文转发出去，这样，对于该用户的网络访问过程，在NAT设备上将无法保证从外网->内网的请求报文的入接口，与从内网->外网的应答报文的出接口保持一致。 

因此，亟需一种技术，能够保证在这种情况下，在NAT设备上实现从外部接口进来的报文经过NAT转换后仍然从该外部接口转发出去。 

发明内容

本发明实施例提供了一种基于NAT的报文转发方法和设备，用于在NAT设备的外部接口有等价路由存在的情况下，实现从外部接口进来的报文返回的时候也从该外部接口发送出去。 

本发明实施例提供的一种基于NAT的报文转发方法，该方法包括： 

NAT设备的NAT模块从内部接口接收报文并进行NAT转换，根据地址转换表查询对应的外部接口，查询所述外部接口所在的ARP表中的IP地址，将查询到的IP地址转换MAC地址并用该MAC地址替换该报文的源MAC地址，将该报文发送给连接外部接口的硬件转发模块； 

连接外部接口的硬件转发模块根据NAT模块发来的报文的源MAC地址匹配策略路由，根据匹配到的策略路由所重定向到的目的IP地址查询对应的ARP表项中的出接口，将该报文的源MAC地址更新为所述出接口的MAC地址，从所述出接口转发该报文。 

其中，所述策略路由的配置过程包括：所述NAT设备的路由协议模块向连接外部接口的硬件转发模块配置路由时，查询路由的下一跳IP地址的属性，若路由的下一跳IP地址为指向外部接口学习过来的直连路由，则将所述下一跳IP地址转换为MAC地址，并根据转换后的MAC地址在所述硬件转发模块中配置策略路由，所述策略路由用于将源MAC地址与所述转换后的MAC地址匹配的报文重定向到所述下一跳IP地址。 

或者，所述策略路由的配置过程包括：所述NAT设备的ARP模块从外部接口学习到ARP表项后，将所述ARP表项中的IP地址转换为MAC地址，并根据转换后的MAC地址在连接外部接口的硬件转发模块中配置策略路由，所述策略路由用于将源MAC地址与所述转换后的MAC地址匹配的报文重定向到所述ARP表项中的IP地址。