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不能用公網地址訪問內網服務器的詳解(1)
2006-08-30   賽迪網

究竟為什么內網不能用公網地址訪問內網服務器。不是任何設備都存在此問題,拿cisco的設備來說,不同版本的ios,有的就沒有這個問題,而有的版本就有問題,netscreen的防火墻也沒有這個問題,關鍵是開發者有沒有意識到這個問題,通過修改ios,完全可以避免。對于這個問題,解決方法是有,比如內網dns欺騙、pix上得alias等等,但是究竟為什么有些設備不支持呢?今天我斗膽發個貼,因為有些結論純粹靠想,也沒有設備進行試驗,所以希望大家跟貼討論,達到拋磚引玉的目的,謝謝了先!

以下所有內容均針對出口是以太網的情況,對于串口接入,不會出現這種問題。

本地出口地址是5.5.5.1,isp對端是5.5.5.2(掩碼沒寫,稍后會分別討論)。 1.1.1.1和1.1.1.2是內網兩臺服務器的內網地址,被靜態映射到公網上的5.5.5.4和5.5.5.5. 內網的pc全部被pat到出口上。本地路由器一條缺省路由到isp對端。

我想這個拓撲應該是非常普遍的了,我認為就是因為這個非常普遍的拓撲,造成了很多人所反應的“內網不能通過公網地址訪問內網服務器”這個問題。我認為這個問題的關鍵原因就在于掩碼,就是在3層上做文章。

第一節

先來看看一般情況下,這個環境的掩碼的規劃。假設isp分配一段8地址子網給本地,這樣isp路由器接口和本地路由器接口共占用2個,網絡地址、廣播地址共占用2個,可用的一共4個,掩碼是248。對于圖示的拓撲,假設本地路由器出口掩碼是248(內網pc的pat地址相應的也就是掩碼為248),被映射的兩個地址掩碼也是248,這個最普遍的掩碼規劃,結果是:服務器、內網pc的pat地址、本地出口地址全部處于同一個網段。我們分析一個包的來龍去脈,來看看到底內網pc通過公網地址可否訪問到內網服務器。

假設內網一臺pc1.1.1.111發出ping 5.5.5.4(服務器的公網地址)請求,包源地址1.1.1.111,目的地址5.5.5.4,路由器收到這個包后,檢查路由表,發現5.5.5.4就位于自己的出口網段(假設出口為以太口),所以直接通過arp廣播請求5.5.5.4的mac地址,問題出現了,誰會應答這個請求呢?沒有人,所以,這種情況下(所有公網地址在同網段)當然不會通。不但內網訪問服務器不行,服務器之間通過公網地址訪問也不會通。

結論一:只要出口地址和服務器映射的公網地址在同網段,就有問題。

第二節

基于上面的討論,我們知道了只要出口地址和服務器映射的公網地址在同網段,就會發生“無人應答”的必然結果,所以我們這次改變掩碼規劃,將出口掩碼變長,變為252(isp掩碼也要相應改變)。在這里首先聲明一個要點,就是nat池的地址可以和出口不在同網段,以前有帖子也討論過,我自己一開始也迷惑,后來想明白了,只要isp路由器上有這些地址的路由就可以,下一條是本地路由器,這樣本地路由器便可以接受到這些包。

我們再次分析一個包的流程。內網pc1.1.1.111發出ping 5.5.5.4請求,包源地址1.1.1.111,目的地址5.5.5.4,路由器收到這個包后,檢查路由表,這一次,發現5.5.5.4不在本地的任何接口,所以走了缺省路由,將包發給了isp對端口,并在本地nat表中生成一條項目,記錄內網地址1.1.1.111被轉換成公網地址5.5.5.1加上端口號(假設端口號是8888),isp接受到的包,目的地址是5.5.5.4,源地址變成了5.5.5.1,它檢查它的路由表,發現5.5.5.4路由下一條是5.5.5.1,也就是本地路由器,所以又將此包發給本地路由器,經過了一次往返后,本地收到這個包,首先接受nat引擎的過慮,發現5.5.5.4正在被靜態映射到內網的1.1.1.1的主機,所以改變目的地址為1.1.1.1,源地址還是5.5.5.1,這樣就交給了路由引擎,查看路由表,1.1.1.1的路由當然有了,通過2層直接發給1.1.1.1,至此,去程的包分析完畢。

我們再分析回程的包。服務器1.1.1.1收到包后,準備回應給5.5.5.1(加端口號),發出reply包,源地址1.1.1.1,目的地址5.5.5.1:8888,本地路由器收到后,先給路由引擎,發現5.5.5.1就是出口地址,問題又來了,包的目的就是出口,而不是經過出口,這時候路由器該怎么辦呢?假如是從外向內來的包訪問5.5.5.1:8888,這時候會先提交個nat引擎,做nat轉換。但是這是從內向外發出的包,要先提交給路由引擎,我認為此時,由于收到的包是從內向外的,目的直接就是針對出口來的,而出口并沒有開啟什么端口,除非為了web管理,或者telnet管理開啟80或23端口,所以路由器會丟棄,因為沒有得到應答。

結論二:只要出口地址和內網pc的pat地址同網段,同樣會有問題

第三節

我們再變更掩碼方案,使得內網pc的pat地址和服務器映射地址同網段,但和出口不同網段。假設內網pc的pat地址為5.5.5.6(和服務器地址同網段)

我們再次分析一個包,內網pc1.1.1.111發出ping 5.5.5.4請求,包源地址1.1.1.111,目的地址5.5.5.4,路由器收到這個包后,檢查路由表,發現5.5.5.4不在本地的任何接口,所以走了缺省路由,將包發給了isp對端口,并在本地nat表中生成一條項目,記錄內網地址1.1.1.111被轉換成公網地址5.5.5.6加上端口號,isp接受到的包,目的地址是5.5.5.4,源地址變成了5.5.5.6,它檢查它的路由表,發現5.5.5.4路由下一條是5.5.5.1,也就是本地路由器,所以又將此包發給本地路由器,經過了一次往返后,本地收到這個包,首先接受nat引擎的過慮,發現5.5.5.4正在被靜態映射到內網的1.1.1.1的主機,所以改變目的地址為1.1.1.1,源地址還是5.5.5.6,這樣就交給了路由引擎,查看路由表,1.1.1.1的路由當然有了,通過2層直接發給1.1.1.1,至此,去程的包分析完畢。

我們再分析回程的包。服務器1.1.1.1收到包后,準備回應給5.5.5.6(加端口號),發出reply包,源地址1.1.1.1,目的地址5.5.5.6,本地路由器收到后,先給路由引擎,發現5.5.5.6不在本地任何端口下,所以走了缺省路由,發給isp,并在nat表中生成一條記錄,將1.1.1.1轉換為5.5.5.4,isp接受到包源地址變為5.5.5.4,目的地址是5.5.5.6,通過檢查路由表,發現5.5.5.6這個地址的路由下一條應該是5.5.5.1,也就是本地路由器,所以包又被發回來了,經過一次往返,本地收到了這個包,首先提交給nat引擎,發現目的地址5.5.5.6在nat表中對應著內網pc1.1.1.111,所以將5.5.5.6替換成1.1.1.111,源地址不變,還是5.5.5.4,然后提交給路由引擎,路由器在2層將包發給1.1.1.111,這時,1.1.1.111這臺主機收到了從5.5.5.4返回的包,而他一開始ping請求包,就是發給5.5.5.4這個公網地址的,所以ping通了?。。。?

結論三:內網pc的pat地址和服務器公網地址同網段,同時和出口地址不同網段,這樣沒有問題。

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