سناریو ۹ - پیکربندی NAT و PAT

🎯 هدف سناریو:

در این سناریو، NAT (Network Address Translation) و PAT (Port Address Translation) را روی روتر سیسکو ISR4331 پیکربندی می‌کنیم تا دستگاه‌های شبکه داخلی (PCها) بتوانند از طریق یک آدرس IP عمومی به اینترنت دسترسی داشته باشند.

🔷 تصویر توپولوژی شبکه

📌 شکل ۱: توپولوژی شبکه با دو روتر، سوئیچ و سه PC

🔷 ۱. مفاهیم NAT و PAT

🔸 NAT (Network Address Translation)

NAT یک مکانیزم است که آدرس‌های IP خصوصی (داخلی) را به آدرس‌های IP عمومی (خارجی) تبدیل می‌کند.
به دستگاه‌های داخلی اجازه می‌دهد با آدرس‌های خصوصی به اینترنت متصل شوند.
انواع NAT: Static NAT (یک‌به‌یک)، Dynamic NAT (چندبه‌چند)، PAT (چندبه‌یک).

🔸 PAT (Port Address Translation)

PAT که به آن NAT Overload نیز گفته می‌شود، نوعی NAT است که چندین دستگاه داخلی را با استفاده از پورت‌های مختلف به یک آدرس IP عمومی متصل می‌کند.
رایج‌ترین نوع NAT برای اتصال به اینترنت.
مثال: ۱۰۰ دستگاه داخلی با آدرس 192.168.1.x همگی از یک آدرس عمومی (مثلاً 10.0.0.1) استفاده می‌کنند.

🔸 تفاوت NAT و PAT

ویژگی	NAT	PAT (NAT Overload)
تبدیل آدرس	آدرس IP	آدرس IP + پورت
تعداد دستگاه‌ها	یک‌به‌یک یا چندبه‌چند	چندین دستگاه به یک IP
کاربرد	سرورها و دستگاه‌های خاص	اتصال به اینترنت
صرفه‌جویی در IP	کم	زیاد ✅

🔷 ۲. تفاوت Wildcard Mask و Subnet Mask

⚠️ این دو مفهوم کاملاً با هم تفاوت دارند!

🔸 Subnet Mask (ماسک زیرشبکه)

کاربرد: برای تعیین محدوده شبکه و شناسایی قسمت Network و Host در یک آدرس IP.
مثال: 255.255.255.0 برای شبکه 192.168.1.0/24
نحوه نوشتن: بیت‌های ۱ نشان‌دهنده قسمت Network و بیت‌های ۰ نشان‌دهنده قسمت Host هستند.
کاربرد در سیسکو: در دستور ip address برای تعیین آدرس IP استفاده می‌شود.

! مثال Subnet Mask در پیکربندی
Router(config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

🔸 Wildcard Mask (ماسک وایلدکارت)

کاربرد: برای تعیین محدوده آدرس‌ها در ACL (Access Control List) استفاده می‌شود.
مثال: 0.0.0.255 برای شبکه 192.168.1.0/24
نحوه نوشتن: بیت‌های ۰ نشان‌دهنده بخشی که باید دقیقاً مطابقت داشته باشد و بیت‌های ۱ نشان‌دهنده بخشی که می‌تواند هر مقداری باشد.
کاربرد در سیسکو: در دستور access-list برای تعیین محدوده آدرس‌های IP استفاده می‌شود.

! مثال Wildcard Mask در ACL
Router(config)# access-list 1 permit 192.168.1.0 0.0.0.255

📊 جدول مقایسه Subnet Mask و Wildcard Mask

ویژگی	Subnet Mask	Wildcard Mask
کاربرد	تعیین شبکه و Host	تعیین محدوده در ACL
نمایش	255.255.255.0	0.0.0.255
بیت‌های ۱	قسمت Network	قسمت متغیر (می‌تواند هر مقدار باشد)
بیت‌های ۰	قسمت Host	قسمت ثابت (باید دقیقاً مطابقت داشته باشد)
محاسبه	Wildcard = 255.255.255.255 - Subnet Mask	Subnet = 255.255.255.255 - Wildcard

📌 مثال محاسبه:

Subnet Mask: 255.255.255.0
Wildcard Mask: 0.0.0.255
نکته: Wildcard Mask = معکوس Subnet Mask

🔷 ۳. توپولوژی و اتصالات فیزیکی

📌 اتصالات فیزیکی در این سناریو:

از	به	پورت مبدأ	پورت مقصد	نوع کابل
روتر ۱	روتر ۲	Gig0/0/1	Gig0/0/0	Straight-Through ✅
روتر ۱	سوئیچ	Gig0/0/0	Gig0/1	Straight-Through ✅
سوئیچ	PC1	Fa0/1	Ethernet	Straight-Through ✅
سوئیچ	PC2	Fa0/2	Ethernet	Straight-Through ✅
سوئیچ	PC3	Fa0/3	Ethernet	Straight-Through ✅

📌 نکات مهم اتصالات:

Straight-Through: برای اتصال دستگاه‌های غیرمشابه (PC به سوئیچ، سوئیچ به روتر، روتر به روتر در تجهیزات جدید).
Crossover: برای اتصال دستگاه‌های مشابه (سوئیچ به سوئیچ، روتر به روتر در تجهیزات قدیمی).
در تجهیزات جدید با قابلیت Auto-MDI/MDIX، هر دو کابل قابل استفاده هستند.
پورت Gig0/0/0 روتر ۱ به سوئیچ و پورت Gig0/0/1 به روتر ۲ متصل شده است.

🔷 ۴. تحلیل دستورات روتر اول (NAT Inside)

🔸 ورود به حالت پیکربندی

Router> enable
Router# configure terminal

📌 توضیح:

enable: ورود به حالت Privileged EXEC (مدیریت پیشرفته).
configure terminal: ورود به حالت Global Configuration برای اعمال تغییرات.

🔸 پیکربندی رابط داخلی (Inside)

Router(config)# interface gigabitEthernet 0/0/0
Router(config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
Router(config-if)# ip nat inside
Router(config-if)# no shutdown
Router(config-if)# exit

📌 توضیح:

interface gigabitEthernet 0/0/0: وارد کردن رابط شبکه اول.
ip address 192.168.1.1 255.255.255.0: اختصاص آدرس IP به رابط (Gateway شبکه داخلی).
ip nat inside: مشخص کردن رابط به‌عنوان داخلی (شبکه محلی).
no shutdown: فعال کردن رابط (روشن کردن).

🔸 پیکربندی رابط خارجی (Outside)

Router(config)# interface gigabitEthernet 0/0/1
Router(config-if)# ip address 10.0.0.1 255.255.255.0
Router(config-if)# ip nat outside
Router(config-if)# exit

📌 توضیح:

interface gigabitEthernet 0/0/1: وارد کردن رابط شبکه دوم.
ip address 10.0.0.1 255.255.255.0: اختصاص آدرس IP به رابط (شبکه خارجی/اینترنت).
ip nat outside: مشخص کردن رابط به‌عنوان خارجی (اینترنت).

🔸 ایجاد ACL برای تعیین ترافیک قابل NAT

Router(config)# access-list 1 permit 192.168.1.0 0.0.0.255

📌 توضیح:

access-list 1: ایجاد ACL شماره ۱ (استاندارد).
permit 192.168.1.0 0.0.0.255: اجازه ترجمه به تمام آدرس‌های شبکه 192.168.1.0/24.
0.0.0.255: Wildcard Mask برای شبکه 192.168.1.0/24.

🔸 فعال‌سازی PAT (NAT Overload)

Router(config)# ip nat inside source list 1 interface gigabitEthernet 0/0/1 overload

📌 توضیح:

ip nat inside source: تعیین ترجمه NAT برای ترافیک داخلی.
list 1: استفاده از ACL شماره ۱ برای تعیین ترافیک.
interface gigabitEthernet 0/0/1: استفاده از آدرس این رابط به‌عنوان IP عمومی.
overload: فعال‌سازی PAT (چندین دستگاه به یک IP).

🔸 ذخیره پیکربندی

Router(config)# write memory

📌 توضیح:

write memory: ذخیره پیکربندی در حافظه NVRAM (معادل copy running-config startup-config).

🔷 ۵. تحلیل دستورات روتر دوم (ISP)

📌 روتر دوم به‌عنوان ISP یا روتر اینترنت عمل می‌کند.

در این سناریو، روتر دوم فقط یک آدرس IP دارد و نیازی به NAT ندارد.

🔸 ورود به حالت پیکربندی

Router> enable
Router# configure terminal

🔸 پیکربندی رابط متصل به روتر اول

Router(config)# interface gigabitEthernet 0/0/0
Router(config-if)# ip address 10.0.0.2 255.255.255.0
Router(config-if)# no shutdown
Router(config-if)# exit

📌 توضیح:

interface gigabitEthernet 0/0/0: وارد کردن رابط شبکه.
ip address 10.0.0.2 255.255.255.0: اختصاص آدرس IP به رابط (در شبکه خارجی).
no shutdown: فعال کردن رابط.

🔸 (اختیاری) پیکربندی یک رابط دیگر برای شبیه‌سازی اینترنت

Router(config)# interface gigabitEthernet 0/0/1
Router(config-if)# ip address 8.8.8.1 255.255.255.0
Router(config-if)# no shutdown

🔸 ذخیره پیکربندی

Router(config)# write memory

🔷 ۶. دستورات نمایشی NAT

دستور	کاربرد
`show ip nat translations`	نمایش ترجمه‌های فعال NAT
`show ip nat statistics`	نمایش آمار NAT
`show ip interface brief`	نمایش وضعیت رابط‌ها
`show running-config \| include nat`	نمایش بخش NAT در پیکربندی
`debug ip nat`	نمایش لحظه‌ای ترجمه‌های NAT (برای عیب‌یابی)

✅ ۷. چک‌لیست پیکربندی NAT

📋 مراحل تأیید پیکربندی:

✔️ رابط Inside (داخلی) با ip nat inside مشخص شده است.
✔️ رابط Outside (خارجی) با ip nat outside مشخص شده است.
✔️ ACL برای تعیین ترافیک قابل NAT ایجاد شده است.
✔️ ip nat inside source list با گزینه overload تنظیم شده است.
✔️ پیکربندی با write memory ذخیره شده است.
✔️ از PCها با ping 10.0.0.2 اتصال تست شده است.

📌 ۸. جمع‌بندی نهایی

📚 در این سناریو یاد گرفتیم:

NAT و PAT چیست و چه تفاوتی دارند.
تفاوت Wildcard Mask و Subnet Mask.
چگونه رابط Inside و Outside را روی روتر مشخص کنیم.
چگونه با ACL ترافیک قابل NAT را تعیین کنیم.
چگونه PAT (NAT Overload) را فعال کنیم.
اتصالات فیزیکی بین روترها، سوئیچ و PCها با کابل Straight-Through.

📝 ۹. تمرین عملی

📌 وظایف شما:

توپولوژی را مطابق جدول اتصالات پیاده‌سازی کنید.
روتر اول را با دستورات بالا پیکربندی کنید.
روتر دوم را با آدرس 10.0.0.2 پیکربندی کنید.
به PCها آدرس‌های زیر را دهید:
- PC1: 192.168.1.10 با Gateway 192.168.1.1
- PC2: 192.168.1.11 با Gateway 192.168.1.1
- PC3: 192.168.1.12 با Gateway 192.168.1.1
از PC1 به آدرس 10.0.0.2 ping بزنید.
با show ip nat translations ترجمه‌ها را مشاهده کنید.
پیکربندی را با write memory ذخیره کنید.

📘 سناریو ۹ · پیکربندی NAT و PAT