hi大家好，今天我們來討論一個很多人都找不到答案得問題：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(fā)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(fā)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(xiàn)這種問題。

如圖，這個圖是本貼的初始圖，大圈是本地路由器，和他相連的是isp路由器，和isp相連的是internet上隨便一個路由器。

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(tài)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(jié)

先來看看一般情況下，這個環(huán)境的掩碼的規(guī)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(guī)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(fā)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(jié)
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(fā)生“無人應答”的必然結果，所以我們這次改變掩碼規(guī)劃，將出口掩碼變長，變?yōu)?52（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(fā)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(fā)現(xiàn)5.5.5.4不在本地的任何接口，所以走了缺省路由，將包發(fā)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(fā)現(xiàn)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(fā)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(fā)現(xiàn)5.5.5.4正在被靜態(tài)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(fā)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(fā)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(fā)現(xiàn)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(fā)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(jié)
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(fā)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(fā)現(xiàn)5.5.5.4不在本地的任何接口，所以走了缺省路由，將包發(fā)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(fā)現(xiàn)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(fā)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(fā)現(xiàn)5.5.5.4正在被靜態(tài)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(fā)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(fā)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(fā)現(xiàn)5.5.5.6不在本地任何端口下，所以走了缺省路由，發(fā)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?yōu)?.5.5.4，目的地址是5.5.5.6，通過檢查路由表，發(fā)現(xiàn)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(fā)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(fā)現(xiàn)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(fā)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(fā)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。

第四節(jié)
本貼的高潮部分已經達到，至此，只剩下一種情況，就是內網pat地址、服務器公網地址、出口地址全部不在同網段。假設出口掩碼252，服務器公網地址段掩碼248，內網pc的pat地址改為5.5.5.254，這樣三種地址都不在同網段。而且isp也必須有服務器公網地址和內網pc的pat地址的路由，下一條是5.5.5.1我們再次分析一個包，內網pc1.1.1.111發(fā)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(fā)現(xiàn)5.5.5.4不在本地的任何接口，所以走了缺省路由，將包發(fā)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5.5.5.254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5.5.5.254，它檢查它的路由表，發(fā)現(xiàn)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(fā)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(fā)現(xiàn)5.5.5.4正在被靜態(tài)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5.5.5.254，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(fā)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5.5.5.254（加端口號），發(fā)出reply包，源地址1.1.1.1，目的地址5.5.5.254，本地路由器收到后，先給路由引擎，發(fā)現(xiàn)5.5.5.254不在本地任何端口下，所以走了缺省路由，發(fā)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?yōu)?.5.5.4，目的地址是5.5.5.254，通過檢查路由表，發(fā)現(xiàn)5.5.5.254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(fā)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(fā)現(xiàn)目的地址5.5.5.254:某個端口，在nat表中對應著內網pc1.1.1.111，所以將5.5.5.254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(fā)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(fā)給5.5.5.4這個公網地址的，所以ping通了！?。?！

結論四：三種地址全部不在同網段，沒有問題。

綜上所述，得到了4個結論：

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。
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。
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。
結論四：三種地址全部不在同網段，沒有問題。

可以簡單的發(fā)現(xiàn)，前兩個是充分條件，只要滿足了其中一個，就會出現(xiàn)問題，而現(xiàn)在大多數(shù)的接入都符合前兩個情況，而幾乎沒有人“多此一舉”的去改變掩碼規(guī)劃，所以造成如此多的普遍現(xiàn)象：內網不能用公網地址訪問內網服務器！?。。?！

出口地址只要不和其他兩種地址同網段，就可以保證不出問題。

至此，已經探討了問題的原因。此過程中我還得到了一個推論和一個待驗證的問題。

推論：如果nat池中的公網地址和出口地址不同網段，不管在內網還是公網ping nat池中未參與轉換的公網地址，會出現(xiàn)環(huán)路，包在本地和isp之間來回往返。

待驗證的問題：
對于第三節(jié)和第四節(jié)，如果只在本地出口變長掩碼，isp端不作任何改變，會怎么樣？以第三節(jié)的環(huán)境來說：我們再次分析一個包，內網pc1.1.1.111發(fā)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(fā)現(xiàn)5.5.5.4不在本地的任何接口，所以走了缺省路由，將包發(fā)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，由于此時isp的接口掩碼沒有變長，還是248，所以，它發(fā)現(xiàn)5.5.5.4路由就在它自己的接口上，所以直接在接口發(fā)arp請求5.5.5.4的mac地址，此時，按理說，沒人會應答（除非本地開了代理arp），但是有一次偶爾發(fā)現(xiàn)在路由器上show arp，會發(fā)現(xiàn)有些奇怪的條目，ip地址都是nat池中的地址，mac地址不管ip多少，都是本地出口的mac地址，這樣的話，即使arp請求的地址不和出口同段，一樣會得到應答，不知道這個對不對。

對這個問題的解決方法，在ios層面，一般是利用修改dns回包中的payload實現(xiàn)的，將dns返回的公網地址，修改成內網地址，這樣直接通過內網通信，就不會有問題了。對于直接用公網ip訪問的包，會在路由器內部先nat，然后調頭，不走出口，直接再回到內網，以支持用公網地址訪問。