ＮＡＴ技術在電子商務網站中的應用

[摘要] 本文先介紹了隨電子商務的發展，需要提供更高負載的WEB服務，然后介紹了網絡地址轉換的種類和原理，最后給出了一個利用網絡地址轉換達到電子商務網站WEB服務負載均衡的實現例子。

[關鍵詞] 負載均衡 網絡地址轉換 路由器

目前，電子商務是最為活躍的一種網絡應用，而作為電子商務的基礎平臺——電子商務網站的WEB服務是開展電子商務的第一步，其負載往往是非常重的。而一般的做法是在建立網站WEB服務的初期，用于網站的WEB服務器的配置都是當時夠用即可并且只有一臺。隨著業務的發展，該服務器的負載就越來越重，甚至到了不能容忍的地步。這時一般的思路是要么投入配置更高的服務器，原有服務器不再使用（但如果業務繼續發展，那這種辦法就會不停的更換高配置的服務器）；要么再投入一臺可以滿足分擔增長負載的服務器，原有服務器繼續使用（兩臺提供同一服務），但原有服務器和新的服務器要提供相同的服務那必須要購置相應的負載均衡的硬件或軟件，購置這種負載均衡的硬件或軟件的成本可能比更換更高配置的服務器還高。有沒有一種不購置負載均衡的硬件或軟件，但可以達到它的效果呢？筆者經過對網絡設備功能的研究和分析，得出一種利用網絡設備（一般是網絡中的路由器或防火墻）提供的網絡地址轉換來實現電子商務網站利用多臺服務器提供負載均衡的方法。

一、地址轉換概述

網絡地址轉換（NAT）是用于將一個地址域（如專用Intranet）映射（或翻譯）到另一個地址域（如Internet）的標準方法。NAT技術使得一個采用保留地址或非注冊地址的網絡可以通過注冊的地址連接到外部世界，位于內部網絡和外部網絡中的NAT設備（一般是路由器或防火墻）在發送數據包之前，負責把內部非注冊地址翻譯成注冊地址。

NAT的翻譯可以采取靜態翻譯和動態翻譯兩種。靜態翻譯是將內部地址和外部地址一對一對應。動態翻譯是當需要翻譯時，從一個地址池中選擇一個沒有使用的地址來翻譯，如果允許多個地址翻譯為一個地址，就是端口地址轉換。地址轉換時，轉換設備上接內部網絡的接口稱內部接口，接外部網絡的接口稱外部接口。

網絡地址轉換一般有兩種常用的使用方法：

1.內部源地址翻譯

這種方法主要用于提供內部非注冊地址訪問外部網絡的環境。

工作原理：在內部網絡主機連接到外部網絡時，當第一個數據包到達NAT設備時，NAT設備檢查它的NAT表，因為是第一次通過NAT設備，故NAT表中沒有相應的翻譯，然后NAT設備根據翻譯的類型將數據包的內部局部IP（源地址）更換成內部全局地址，再從外部轉發出去。外部主機接收到數據包用接受到的內部全局地址來響應，NAT設備接受到外部回來的數據包，再根據NAT表把地址翻譯成內部局部IP，從內部轉發出去。

2.內部目的地址翻譯

這種方法主要用于將內部的多個地址映射到一個虛擬地址，讓外部主機可以用一個虛擬地址的方式來訪問內部提供的一個服務的環境（即負載重分配）。

工作原理：外部主機向內部虛擬主機通訊，NAT設備接受外部主機的請求并依據NAT表建立與內部某臺真實主機的連接，即把內部全局地址翻譯成內部局部某個地址，并轉發數據包到內部的該臺主機，內部主機接受包并作出響應。此時，如果再做第二個連接，NAT設備將根據NAT表將建立與另一個內部主機的連接，并轉發數據，依次類推，直到到達內部最后一臺主機，然后有從第一臺主機開始，從而達到負載重分配的功能。

二、電子商務網站利用NAT技術實現負載均衡的例子

可以在電子商務網站WEB服務器所在網絡的路由器上利用網絡地址轉換的第二種使用方法，來達到多個服務器負載均衡的目的，如某個電子商務網站的網絡拓撲如下圖：

假設現有三臺（可以更多）服務器做電子商務的網站服務器，提供相同的WEB服務:服務器1的ip地址為202.115.144.3、服務器2的ip地址為202.115.144.4、服務器3的ip地址為202.115.144.5，現用202.115.144.2這個虛擬ip地址對外提供網站服務，路由器的快速以太網0（ip地址為202.115.144.1）連接服務器所在交換機，快速以太網1連接外部網絡。外部網絡的主機訪問202.115.144.2的時候，經過路由器的地址轉換，就可以達到輪循的使用202.115.144.3、202.115.144.4、202.115.144.5來提供服務，從而達到三臺服務器負載均衡的目的。

在思科路由器上實現的步驟如下：

1.定義訪問控制列表（即內部虛擬的IP地址）

access-list 1 permit 1 host 202.115.144.2

2.定義地址池（即內部真實的地址段，并且是循環的使用）

ip nat pool real-host 202.115.144.3 202.115.144.5 netmask 255.255.255.0 type rotary

3.定義轉換規則（內部目的地址的轉換）

ip nat inside destination list 1 pool real-host

4.定義內部接口

interface f0/0

ip nat inside

5.定義外部接口

interface f0/1

ip nat outside

注意：前三個步驟在全局配置模式完成，后兩個步驟在接口配置子模式完成。

三、結論

該方法盡管實現了負載均衡，但如果有某臺服務器出現了故障，該方法還是會將負載分配給該服務器，結果會導致這部分負載訪問無效，必須要在地址池中手工將其去掉，才能保證訪問的有效性，這種方法只是提供負載均衡，沒有做到高可靠性。但對于一般中小型的企業來說，當某臺服務器出現故障時，手工去修改路由器的配置比購置相應的硬件或軟件來說還是更值得。

參考文獻:

[1]石磊:電子商務的網絡技術.北京:中國水利水電出版社，2005年

[2]石碩:交換機/路由器及其配置.北京:電子工業出版社，2007年

[3]http://www.cisco.com