考点24 网络地址转换及其配置、层次化网络设计模型《计算机网络技术与应用》内蒙古（对口招生）计算机类 知识点讲解

内蒙古自治区（计算机类）对口招生 《计算机网络技术与应用》复习讲义 模块 6 交换与路由技术 考点 24 网络地址转换及其配置、层次化网络设计模型 【考纲要求】 1. 理解网络地址转换（NAT）及其配置； 2. 了解层次化网络设计模型的特点。 【知识网络】 【知识和技能要点】 一、网络地址转换及其配置 1. 私有地址与 IP 地址的紧张 接入 Internet 的计算机越来越多，IP 地址资源愈发显得紧张：整段的 C 类 IP 地址，一般用户是几乎申请不到的，中国教育和科研计算机网（CERNET）算是少数例外；在其他 ISP 那里，即便是拥有几百台计算机的大型局域网，申请后分配到的 IP 地址也不过几个或十几个。这样少的地址显然无法满足网络用户的需求，NAT 技术便应运而生。要理解 NAT，先要分清两类地址：IP 地址有公有与私有之分，私有地址则不能直接在公网上使用，只能放在内部私有网络里用；能在 Internet 上通信的只有公有地址。私有（保留）地址是国际组织当初分配 IP 地址时保留下来、不需申请注册的一部分地址，供组织网络内部的计算机使用；A、B、C 三类地址中各有一个网络号被保留，范围分别是 A 类从 10.0.0.0 到 10.255.255.255，B 类从 172.16.0.0 到 172.31.255.255，C 类则从 192.168.0.0 到 192.168.255.255。 2. NAT 的概念与作用 网络地址转换（NAT）指的是：在一个组织网络内部，各计算机之间用私有 IP 地址通信；而当内部计算机要与外部网络通信时，负责转换的设备（这里指路由器）须具备 NAT 功能，由它把私有 IP 地址转换为公有 IP 地址，也就是改用该组织申请到的合法 IP 地址与外界通信。简单说，NAT 就是把私有（保留）地址转换为合法 IP 地址、接入广域网的技术。它不仅能解决 IP 地址不足的问题，还能有效避免来自网络外部的攻击，把网络内部的计算机隐藏并保护起来，从而提高网络的安全性。 3. NAT 的原理 当内部网络有多台主机要访问互联网上的多台目的主机时，路由器必须记住哪台主机在访问哪台主机，免得转换地址时把不同连接搞混，于是路由器要为 NAT 的大量连接建一张表，这就是 NAT 表。地址转换就依据表中记录的内部私有地址与外部公有地址的映射关系进行，路由器处理某个数据连接时只要查一下 NAT 表，就知道地址该怎样转换，不会发生连接混淆。NAT 表中每个条目都带一个计时器：两台主机之间有数据传递时，数据包会不断刷新对应条目，使其始终处于被激活状态而不会被清除；若两台主机长时间没有数据交互，计时器倒数到零后该条目就被清除。运行 NAT 的路由器在传送数据包时，既能转换数据包的 IP 地址，也能转换 TCP/UDP 的端口号；此外，它至少要有一个内部（Inside）端口和一个外部（Outside）端口，内部端口接内网用户，外部端口一般连 Internet；数据包离开内网时，NAT 会把内部网络的 IP 目的地址换成合法的公有 IP 地址，数据包进入内网时，又把合法的公有 IP 目的地址转换为内部网络的 IP 源地址。 4. NAT 的分类 按实现方式，NAT 分为静态、动态与端口多路复用动态三种。静态 NAT 的地址是一对一、一成不变的，某个私有地址固定转换为某个公有地址，借助它可以让外部网络访问内网中的特定设备，如服务器。动态 NAT 的公有地址并不确定，是随机分配的：凡是获得授权、可以访问 Internet 的私有地址，都能随机地转换成某个指定的合法地址，只要指明哪些内部地址可以转换、用哪些合法地址作外部地址即可，还能使用多个合法外部地址集；当 ISP 给的合法地址比内网计算机数量略少时，就适合用动态转换。端口多路复用动态 NAT 即端口地址转换（PAT），做法是改变外部数据包的源端口并做端口转换，让内网所有主机共用一个合法外部地址访问 Internet，从而最大限度地节约地址资源；由于内网全部主机都被藏了起来，来自 Internet 的攻击也能被有效避开，所以它是目前网络中应用最多的方式。 5. 静态 NAT 的配置与实例 实例是某公司要让外部用户访问内网的一台 Web 服务器，管理员在路由器上做静态 NAT，把内部地址 10.0.0.10 与一个外网公网地址 2.2.2.1 对应起来，该路由器 Fa0/0 接内网、Fa0/1 接外网。配置分三步：一是定义内部接口——进入 Fa0/0 端口配置地址 10.0.0.1，并用带 inside 参数的命令声明该端口连接内部网络；二是定义外部接口——进入 Fa0/1 端口配置地址 2.2.2.1，用带 outside 参数的命令声明它连接外部网络；三是把内部本地地址与外部全局地址对应起来，建立静态映射，命令以 ip nat 开头，先写 inside source，再写 static，随后依次给出内部地址 10.0.0.10 与外部地址 2.2.2.1。 6. 动态 NAT 的配置与实例 实例是某公司要让外部用户访问内网主机，管理员在路由器上做动态 NAT，把内部网络地址 10.0.0.0 与一段外网公网地址（2.2.2.1 至 2.2.2.3）对应起来，路由器同样是 Fa0/0 接内网、Fa0/1 接外网。配置分五步：一是定义内部端口，配置地址 10.0.0.1，并声明它连接内部网络；二是定义外部端口，配置地址 2.2.2.1，并声明它连接外部网络；三是用 ip nat pool 命令定义一个名为 mynatpool 的合法地址池，起止地址为 2.2.2.1 与 2.2.2.3，并给出掩码；四是定义一个标准 ACL，指明哪些内部地址可以参与动态转换，例如放行 10.0.0.0 网段（通配符掩码 0.0.0.255）；五是把访问列表指定的内部本地地址与地址池中的外部合法地址关联起来，完成转换。 7. 端口多路复用动态 NAT 的配置与实例 实例是某公司要让外部用户访问内网主机，管理员在路由器上做端口多路复用动态 NAT，把内部网络地址 10.0.0.0 与一个外网公网地址 2.2.2.1 对应起来，路由器仍是 Fa0/0 接内网、Fa0/1 接外网。它的前四步与动态 NAT 相同：定义内部端口与外部端口，用 ip nat pool 定义地址池（此处起止地址都是 2.2.2.1），再用标准 ACL 指明可转换的内部地址；第五步在用列表与地址池完成转换时，要在命令末尾加上 overload 关键字，这样才能让内网所有主机共用这一个合法地址对外通信。 二、层次化网络设计模型 1. 网络规划与设计与网络拓扑结构 网络规划与设计就是在组网之前，先对整个网络的需求做可行性分析，再做两件事：先把网络拓扑结构设计出来，接着挑定组网技术、选配网络设备，从而实现 Intranet 与 Internet 的连接以及各种网络应用功能。网络拓扑则是用通信介质把网络节点设备连接起来形成的结构图，它反映网络中各实体之间的结构关系，可见设计得好坏，会显著影响整个网络的性能与经济性；至于拓扑学，它研究的是与大小、距离都无关的几何图形特性。目前常用的网络拓扑结构有总线型、星型、环型、树型和网状型五种。 2. 层次化网络结构设计 设计网络拓扑时常用层次化方法。层次化设计为此引入了三个关键层的概念，三个层次各司其职：核心层（Core Layer）负责高速数据转发；Distribution Layer 即汇聚层，负责路由聚合及流量收敛；接入层（Access Layer）负责工作组接入及访问控制。 3. 核心层、汇聚层与接入层 核心层主要承担骨干网络之间的优化传输，其设计重点通常是冗余能力、可靠性和高速传输，网络的控制功能则尽量不要压在核心层上。核心层承担着全部流量的最终汇聚，对它以及所用网络设备的要求十分严格，因此建设时既要考虑冗余设计，也要考虑占投资主要部分的设备。汇聚层是楼群或小区的信息汇聚点，也是连接接入层节点与核心层的中心，它为接入层把数据汇聚起来，并负责其传输、管理与分发处理，以及建立在安全管理综合策略之上的连接服务，例如地址合并、协议过滤、路由服务、认证管理等；再借助网段划分（如 VLAN）把广播域彼此隔开，这样某些网段的问题就不会蔓延到核心层，它还能提供接入层各虚拟网之间的互联，同时对接入层访问核心层加以控制与限制，保证核心层的安全与稳定；因此汇聚层设备一般都要有较好的性能与较丰富的功能，多用可管理的三层交换机，或是堆叠式交换机；这些设备彼此之间、以及它们与核心层设备之间，多用光纤相连，以提升传输性能与吞吐量。接入层是网络中直接面向用户的那一层，它的任务是把用户流量接入进来并做好隔离，可以由 AP、无线网卡以及二层交换机这类性价比高的设备组成；无线局域网用户则是靠无线网卡加上无线接入点 AP 来接入。 4. 层次化网络结构设计实例 实例是某中等职业学校校园网，它采用层次化方法设计。核心层放两台万兆核心路由交换机（新一代多业务机型），设备之间用端口聚合互联，既提高了网络带宽，又为核心设备提供了冗余备份、增强了可靠性；校园网骨干传输速率为 1000Mbit/s，网络中心机房设在办公楼，办公楼与实训楼、教学楼相距 200m，楼间用 10Gbit/s 光纤连接；出口处采用骨干汇聚路由器加防火墙的结构接入 Internet 与 CERNET，既提供出口路由功能与 NAT 功能，也具备入侵防范与数据过滤能力，保证内网通信安全。汇聚层是办公楼、实训楼、教学楼各自的局域网，为接入层提供强大的数据交换与路由能力的，是多业务万兆核心路由交换机。接入层使用全千兆安全智能接入交换机，为行政办公室、各专业组办公室、实验室机房以及服务器组、学生教室提供 VLAN 环境，增强了网络隔离、安全访问与实时管理，其中实验室机房的各 VLAN 之间彼此不能互访，也不能去访问其他区域，只能上网；而专业组办公室的 VLAN 之间则可以互访，能上网并访问学生教室的 VLAN，但不能访问行政办公室的 VLAN。客户机统一采用 TCP/IP 并分配 172.16.0.0 的内部私有地址，同时把客户机的 MAC 地址与接入层设备的端口绑定起来，以尽量减少 IP 地址冲突和管理员的工作量。 【真题】 2023年真题｜单选题第33题 将私有地址转换为合法IP地址接入广域网的技术称为（ ） A. ACL B. STP C. VLAN D. NAT 【答案】D 【解析】NAT（网络地址转换）用于把组织内部的私有 IP 地址转换为公有（合法）IP 地址，从而接入广域网，并解决 IP 地址不足的问题；ACL 用于控制网络访问，STP 用于防止网络环路，VLAN 用于划分逻辑网络。 2023年真题｜填空题第143题 网络拓扑结构设计常采用层次化的方法，引入了三个关键层，这三个层分别为核心层、_______和_______。 【答案】汇聚层；接入层 【解析】层次化网络结构设计引入的三个关键层是核心层（Core Layer）、汇聚层（Distribution Layer）和接入层（Access Layer）：核心层负责高速数据转发，汇聚层负责路由聚合及流量收敛，接入层负责工作组接入及访问控制。 2025年真题｜填空题第140题 网络地址转换（NAT）的类型包括______和______。 【答案】静态 NAT；动态 NAT 【解析】NAT 按实现方式分为静态 NAT、动态 NAT 和端口多路复用动态 NAT 三种：静态 NAT 的地址是一对一、一成不变的；动态 NAT 的公有地址随机分配、不确定；端口多路复用动态 NAT（即 PAT）则让内网所有主机共享一个合法外部地址，亦可答作“静态 NAT；端口多路复用动态 NAT（PAT）”。 2025年真题｜填空题第144题 三层网络架构是现在网络构成方式的一个结构分层，也就是将复杂的网络设计分成______、汇聚层、______三个关键层。 【答案】接入层；核心层 【解析】层次化网络结构设计把网络分为核心层、汇聚层和接入层三个关键层。题中已给出汇聚层，余下两空即接入层与核心层；核心层负责高速数据转发，汇聚层负责路由聚合及流量收敛，接入层负责工作组接入及访问控制。两空可互换。 2026年真题｜单选题第22题 将私有 IP 转换为公网 IP 的技术是（ ） A. ACL B. STP C. VLAN D. NAT 【答案】D 【解析】本题与 2023 年单选题第 33 题同题。NAT 负责把内部私有 IP 地址转换为公有 IP 地址后再与外部网络通信；ACL 是访问控制列表，STP 是生成树协议，VLAN 是虚拟局域网。 2026年真题｜填空题第140题 网络拓扑结构设计常采用层次化的方法，引入了三个关键层，有核心层、接入层，还有负责策略控制、广播域划分和路由聚合的______层。 【答案】汇聚 【解析】汇聚层是连接接入层节点与核心层的中心，它为接入层提供数据的汇聚、传输、管理与分发处理，并借助网段划分（如 VLAN）与网络隔离把广播域分隔开、完成路由聚合，从而防止某些网段的问题蔓延影响核心层，同时控制和限制接入层对核心层的访问。 2026年真题｜简答题第164题 NAT 技术广泛应用于解决 IPv4 地址短缺问题。关于 NAT 技术回答四问：（1）NAT 的中文全称是什么？它的核心作用是什么？（2）简述 NAT 的三种主要类型，并说明每种类型的特点。（3）私有 IP 地址的范围有哪些？（写出三类地址范围）（4）NAT 技术有哪些优点和缺点？（各写出一条） 【答案】（1）NAT 的中文全称是网络地址转换（Network Address Translation），其核心作用是把组织网络内部的私有（保留）地址转换为合法 IP 地址接入广域网，从而解决 IP 地址不足的问题，同时隐藏并保护网络内部的计算机、提高网络的安全性。（2）NAT 按实现方式分为三种：静态 NAT，内部私有地址与公有地址的转换是一对一、一成不变的，某个私有地址只转换为某个公有地址，借助它可实现外部网络对内部特定设备（如服务器）的访问；动态 NAT，转换后的公有地址不确定、随机分配，所有被授权访问 Internet 的私有地址都可随机转换为任何指定的合法地址，适用于 ISP 提供的合法地址略少于内部计算机数量的场合，可使用多个合法外部地址集；端口多路复用动态 NAT（即端口地址转换 PAT），通过改变外部数据包的源端口来完成端口转换，内网所有主机共用一个合法外部地址访问 Internet，最大限度地节约地址资源，是目前应用最多的方式。（3）三类私有地址范围为：A 类 10.0.0.0～10.255.255.255；B 类 172.16.0.0～172.31.255.255；C 类 192.168.0.0～192.168.255.255。（4）优点：能够节约合法 IP 地址资源，并隐藏、保护网络内部的主机，有效避免来自网络外部的攻击、提高网络安全性；缺点：地址转换会加重路由器的处理负担，且外部网络的主机无法直接访问内部主机，一些应用协议还需要额外处理。 【解析】本题考查 NAT 技术。答题时应先写出 NAT 的中文全称与核心作用，再按静态 NAT、动态 NAT、端口多路复用动态 NAT 三种类型分别说明其特点，随后写出 A、B、C 三类私有地址范围，最后各写出一条优点与缺点。 【练习题】 一、填空题 1. IP 地址分为公有地址和私有地址，其中只有________地址才能在 Internet 上进行通信。 【答案】公有 【解析】私有地址不能直接在公网上使用，只能在内部私有网络中使用；私有（保留）地址是国际组织分配 IP 地址时保留下来、不需要申请注册的一部分地址。 2. 三类私有地址中，A 类为 10.0.0.0 至 10.255.255.255，B 类为 172.16.0.0 至 172.31.255.255，C 类为 192.168.0.0 至________。 【答案】192.168.255.255 【解析】A、B、C 三类地址中各有一个网络号被保留下来供内部网络使用，这些地址不需要申请注册，也不能直接在公网上使用。 3. 运行 NAT 的路由器至少要有一个内部端口和一个________端口，后者一般连接到 Internet。 【答案】外部（Outside） 【解析】内部端口连接内部网络的用户，外部端口一般连接 Internet；数据包离开内部网络时，NAT 会把内部网络的 IP 源地址转换为合法的公有 IP 地址。 4. 路由器为 NAT 的众多连接建立的那张表称为________，表中记录内部私有地址与外部公有地址的映射关系。 【答案】NAT 表 【解析】路由器进行地址转换时就依靠 NAT 表来获知该如何转换地址，不会发生数据连接混淆的情况。 5. NAT 表中每个条目都带有一个________，两台主机长时间没有数据交互时，该条目会被清除。 【答案】计时器 【解析】两台主机之间有数据传递时，数据包会不断刷新 NAT 表中的相应条目，使该条目处于不断被激活的状态而不会被清除。 6. 地址对一对一、某个私有地址固定转换为某个公有地址的 NAT 方式是________。 【答案】静态 NAT 【解析】静态网络地址转换可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备（如服务器）的访问。 7. 内网所有主机共用一个合法外部地址访问 Internet 的 NAT 方式是________。 【答案】端口多路复用动态 NAT（PAT） 【解析】它通过改变外部数据包的源端口并做端口转换来实现，最大限度地节约 IP 地址资源，是目前网络中应用最多的方式。 8. 在定义动态 NAT 时，用 ip nat pool 命令定义的是合法 IP 的________。 【答案】地址池 【解析】定义地址池时要给出池名、起止地址与掩码；随后还要用标准 ACL 指明哪些内部地址可以参与转换。 9. 层次化网络中，直接面向用户连接或访问、负责用户流量接入和隔离的一层是________。 【答案】接入层 【解析】接入层可以由无线网卡、AP 和二层交换机等性价比高的设备组成；无线局域网用户通过无线网卡和无线接入点 AP 完成接入。 10. 核心层承担着全部流量的最终汇聚，其设计重点通常是冗余能力、可靠性和________传输。 【答案】高速 【解析】网络的控制功能尽量少在核心层上实施；建设核心层既要考虑冗余设计，也要考虑占投资主要部分的设备。 二、单项选择题 1. 下列关于公有地址与私有地址的说法，正确的是（ ）。 A. 私有地址可以直接在 Internet 上通信 B. 私有地址必须向国际组织申请注册后才能使用 C. 只有公有地址能在 Internet 上通信，私有地址只能用于内部私有网络 D. 公有地址与私有地址在使用上没有任何区别 【答案】C 【解析】IP 地址分为公有地址和私有地址两种，只有公有地址才能在 Internet 上进行通信；私有地址不能直接在公网上使用，只能在内部私有网络中使用，它们是国际组织分配 IP 地址时保留下来、不需要申请注册的一部分地址。 2. NAT 技术发挥作用的设备通常是（ ）。 A. 路由器 B. 集线器 C. 二层交换机 D. 中继器 【答案】A 【解析】具有 NAT 功能的设备这里指路由器：当组织内部的计算机要与外部网络通信时，由它负责把私有 IP 地址转换为公有 IP 地址，也就是用该组织申请的合法 IP 地址进行通信。 3. 下列属于 NAT 作用的是（ ）。 A. 消除交换网络中的二层环路 B. 把私有地址转换为合法地址接入广域网，并隐藏保护内部主机 C. 对传输的数据进行加密 D. 把物理网络划分为多个广播域 【答案】B 【解析】NAT 不仅解决了 IP 地址不足的问题，还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机，从而提高网络的安全性；消除二层环路是 STP 的作用，划分广播域是 VLAN 的作用。 4. 静态 NAT 的特点是（ ）。 A. 私有地址随机转换为任意指定的合法地址 B. 内网所有主机共用一个合法外部地址 C. 只能用于无线局域网 D. 内部私有地址与公有地址的对应关系是一对一、一成不变的 【答案】D 【解析】静态网络地址转换是指将内部网络的私有地址转换为公有地址，地址对是一对一、一成不变的，某个私有地址只转换为某个公有地址；借助静态转换可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备（如服务器）的访问。 5. 当 ISP 提供的合法 IP 地址略少于网络内部的计算机数量时，宜采用（ ）。 A. 静态 NAT B. 动态 NAT C. 端口多路复用动态 NAT D. 不使用 NAT 【答案】B 【解析】动态 NAT 转换后的地址是不确定、随机的，所有被授权访问 Internet 的私有地址可随机转换为任何指定的合法地址，还可以使用多个合法外部地址集，因此当合法地址略少于内部计算机数量时，采用动态转换方式比较合适。 6. 端口多路复用动态 NAT（PAT）的主要优点是（ ）。 A. 每台内部主机都独占一个公有地址 B. 不需要做端口转换 C. 内网所有主机共享一个合法外部地址，最大限度地节约地址资源 D. 不需要定义访问控制列表 【答案】C 【解析】端口多路复用是指改变外部数据包的源端口并进行端口转换，内部网络的所有主机均可共享一个合法外部 IP 地址实现对 Internet 的访问，从而最大限度地节约 IP 地址资源，同时又可隐藏网络内部的所有主机、有效避免来自 Internet 的攻击。 7. NAT 表中的每个连接条目都设有计时器，其作用是（ ）。 A. 长时间无数据交互时把该条目清除，使表项能够被重复利用 B. 限制数据包的传输速率 C. 记录内部主机的 MAC 地址 D. 决定数据包从哪个端口转发 【答案】A 【解析】NAT 表中每个连接条目都有一个计时器：有数据在这两台主机之间传递时，数据包不断刷新该条目，使其处于被激活的状态而不会被清除；如果两台主机长时间没有数据交互，计时器倒数到零时 NAT 表就会把该条目清除。 8. 下列关于网络拓扑结构的说法，正确的是（ ）。 A. 网络拓扑结构与网络性能没有关系 B. 网络拓扑结构只有星型一种 C. 网络拓扑是由软件配置而成的逻辑关系，与网络设备无关 D. 网络拓扑是由网络节点设备和通信介质相互连接而成的结构图，其设计好坏对网络性能和经济性影响很大 【答案】D 【解析】网络拓扑是由网络节点设备和通信介质相互连接而成的网络结构图，反映了网络中各实体间的结构关系，因此网络拓扑结构设计得好坏对整个网络的性能和经济性都有重大影响；目前常用的拓扑结构有总线型、星型、环型、树型和网状型五种。 9. 层次化网络结构设计中，负责高速数据转发、设计重点是冗余能力与可靠性的一层是（ ）。 A. 核心层 B. 汇聚层 C. 接入层 D. 会话层 【答案】A 【解析】核心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输，其设计重点通常是冗余能力、可靠性和高速传输，而网络的控制功能最好尽量少在核心层上实施。 10. 层次化网络结构设计中，承担路由聚合与流量收敛、并连接接入层与核心层的一层是（ ）。 A. 核心层 B. 汇聚层 C. 接入层 D. 表示层 【答案】B 【解析】汇聚层是楼群或小区的信息汇聚点，是连接接入层节点和核心层的中心，为接入层提供数据的汇聚、传输、管理、分发处理和基于安全管理综合策略的连接，可提供接入层虚拟网之间的互联，并控制和限制接入层对核心层的访问。 11. 接入层通常采用（ ）等性价比高的设备组成。 A. 万兆核心路由交换机 B. 骨干汇聚路由器 C. 防火墙 D. 无线网卡、AP 和二层交换机 【答案】D 【解析】接入层通常指网络中直接面向用户连接或访问的部分，主要功能是完成用户流量的接入和隔离，因此可以由一些无线网卡、AP 和二层交换机等性价比高的设备组成；核心层与汇聚层才使用核心路由交换机等高性能设备。 12. 下列关于层次化网络结构设计的说法，正确的是（ ）。 A. 三个关键层分别是物理层、数据链路层和网络层 B. 网络控制功能应在核心层尽量多地实施 C. 三个关键层分别是核心层、汇聚层和接入层，各层职责分明，便于网络的管理与扩展 D. 接入层设备之间必须全部采用光纤连接 【答案】C 【解析】层次化网络结构设计引入了核心层、汇聚层和接入层三个关键层：核心层负责高速数据转发，汇聚层负责路由聚合及流量收敛，接入层负责工作组接入及访问控制。网络的控制功能最好尽量少在核心层上实施；汇聚层设备之间以及与核心层设备之间多采用光纤连接。 三、简答题 1. 简述 NAT 的作用与三种实现方式的特点。 【答案】NAT 即网络地址转换，指的是在一个组织网络内部各计算机之间通过私有 IP 地址进行通信，而当组织内部的计算机要与外部网络进行通信时，具有 NAT 功能的设备（这里指路由器）负责将其私有 IP 地址转换为公有 IP 地址，即用该组织申请的合法 IP 地址进行通信。简单地说，NAT 就是一种将私有（保留）地址转换为合法 IP 地址接入广域网的技术；它不仅解决了 IP 地址不足的问题，还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机，提高网络的安全性。NAT 按实现方式分为三种。一是静态 NAT：把内部网络的私有 IP 地址转换为公有 IP 地址，地址对是一对一、一成不变的，某个私有地址只转换为某个公有地址，借助静态转换可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备（如服务器）的访问。二是动态 NAT：转换后的公有地址是不确定、随机的，所有被授权访问 Internet 的私有 IP 地址可随机转换为任何指定的合法 IP 地址，只要指定哪些内部地址可以进行转换以及用哪些合法地址作为外部地址即可，还可以使用多个合法外部地址集，当 ISP 提供的合法地址略少于网络内部计算机数量时适合采用。三是端口多路复用动态 NAT，即端口地址转换（PAT）：它改变外部数据包的源端口并进行端口转换，内部网络的所有主机均可共享一个合法外部地址实现对 Internet 的访问，从而最大限度地节约 IP 地址资源，同时又可隐藏内部所有主机、有效避免来自 Internet 的攻击，因此是目前网络中应用最多的方式。 【解析】本题考查 NAT 的作用与实现方式。答题时应先给出 NAT 的定义与作用（把私有地址转换为合法地址接入广域网、解决地址不足、隐藏保护内部主机），再分别说明静态 NAT、动态 NAT、端口多路复用动态 NAT 的地址对应关系、适用场合与优缺点。 2. 简述层次化网络结构设计中三个关键层各自的职责。 【答案】网络拓扑结构设计常采用层次化的方法，层次化网络结构设计在互联网组件的通信中引入了三个关键层的概念，即核心层、汇聚层和接入层。核心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输，其设计任务的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输，而网络的控制功能最好尽量少在核心层上实施；核心层一直被认为是所有流量的最终承受者和汇聚者，因此对核心层的设计要求及网络设备的要求十分严格，建设核心层不仅需要考虑冗余设计，还要考虑占投资主要部分的设备。汇聚层是楼群或小区的信息汇聚点，是连接接入层节点和核心层的中心，为接入层提供数据的汇聚、传输、管理、分发处理和基于安全管理综合策略的连接，如地址合并、协议过滤、路由服务、认证管理等；通过网段划分（如 VLAN）与网络隔离可以防止某些网段问题蔓延并影响核心层，它也可以提供接入层虚拟网之间的互联，控制和限制接入层对核心层的访问，保证核心层的安全和稳定；汇聚层设备一般采用可管理的三层交换机或堆叠式交换机，设备之间多采用光纤连接以提高传输性能和吞吐量。接入层通常指网络中直接面向用户连接或访问的部分，主要功能是完成用户流量的接入和隔离，可以由一些无线网卡、AP 和二层交换机等性价比高的设备组成，无线局域网用户则通过无线网卡和无线接入点 AP 完成接入。 【解析】本题考查层次化网络结构设计中三个关键层的职责。答题时应先写出核心层、汇聚层、接入层三层的名称与总体分工，再分别说明核心层负责骨干网之间的优化传输、汇聚层负责汇聚与路由聚合并隔离问题网段、接入层负责面向用户的流量接入与隔离，最后可补充各层常用设备的差别。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 $