华为防火墙的双向NAT 技术研究

前言：

在现代企业网络化体系结构下，信息系统的高集成度、内外网服务互动日益频繁，给网络安全保护和资源优化配置带来了新的挑战。因 IP 等问题使得内网在与外部网通讯时，需要通过地址变换来实现 IP 资源的重用。而接入需求的不断增加和内部业务的泄露，极大地增加了网络的安全风险，迫切需要建立高效的网络隔离和精细的接入控制机制。

1. 双向 NAT 技术概述

双向网络地址变换的核心机理是通过对网络数据包的源 IP 和目标 IP 进行动、静态的映射变换，实现对内部和外部网络之间的通信的透明控制。在内网传输过程中，利用源端地址变换（SNAT）将内部网络的 IP 地址转化为公开的 IP 地址，或者指定的外部网络地址，从而保证了内网地址的隐蔽性和安全性 [1]。

双向 NAT 技术不但可以实现 1 对1 的静态地址映射，还可以通过端口地址变换机制来进行一对多或者多对一的地址重用，从而有效节省公共网络 IP 地址资源，大幅提高地址空间利用率。在实际网络配置中，双向 NAT 功能的实现很大程度上取决于映射表和会话追踪机制的协同工作。映射表是用来记录和保存内部和外部的网络地址和端口的对应关系，以保证通过防火墙和路由的每一个数据包都可以被准确地标识，并进行相应的地址变换。会话追踪功能可以保证在双向 NAT 应用场景中，封包在两个方向上都可以维持状态的一致性，并能有效地防止由于地址传递时的状态信息不一致引起的会话中断、连接异常等问题 [2]。

2. 华为防火墙的双向NAT 技术运用要点

2.1 规则设计与地址对象管理

在华为的防火墙双向地址翻译（NAT）技术部署和应用过程中，系统地规划地址对象是保证其配置效率和政策重用性的基础。为了保证对 NAT 规则的精确调用和集中管理，需要对内部网络主机、服务器和外部网络的 IP 地址进行整理和分类。本文将具有相同功能属性、业务逻辑类别和子网网络特性的网元进行统一的抽象，并将其作为一个单独的地址对象或一个聚集的地址群。对于内联网的地址空间，需要考虑到网络的子网拓扑和承载的服务功能需要，比如，可以将办公区、研发区和核心服务器区的 IP 地址空间作为独立的地址客体，准确地记录各个目标所在的 IP 段和可用 IP 地址的范围，为 NAT 规则的配置提供准确的业务匹配依据。在外部网络的地址空间规划上，要根据公共网络 IP 地址的分配机制和可利用的端口资源，对其进行合理的编号和管理，建立明确的内部网络和外部网络之间的对应关系，从而为以后的端口地图绘制和端口地址迁移策略的制定和执行提供重要的参考。在此基础上，本文提出了一种基于地址对象的统一管理方法，该方法可以大大降低配置过程中的重复配置概率，降低人为的配置误差，提高 NAT 的重用效率，并为后续的网络扩展、策略的动态调整和故障的诊断和检测等工作提供方便。科学的管理规则的优先权，是保证双向 NAT 转换程序正确可靠的一个重要技术步骤。由于防火墙执行的是自顶向下的序列匹配，所以，如何对其进行合理的排列，将会对其持续、稳定地运行产生直接而重要的影响。在优先权分配方面，针对核心服务或高流量热点服务所产生的数据流，如数据库接入请求、网络服务器外部服务、VPN 通道等，以保证这些重要数据流在规则匹配时不会被其他一般规则所遮蔽或误译。与此相对，可以使用较低的优先权规则来传送非核心流量，强制执行备用政策，或者限制外部未经授权的存取。

2.2 双向 NAT 策略配置

NAT 政策配置是保证内外网有效通讯、实现精细安全管理的重要技术步骤。在华为防火墙器件环境中，建立双向 NAT 机制不但需要准确定义目标地址和源地址之间的映射关系，而且需要将会话管理机制、动态地址映射机制和端口变换等技术有机结合起来。政策配置的第一步是确定业务的流向和特定的地址转换要求。在内网接入的情况下，需要对内网进行源地址变换，使内网的 IP 地址映射到公网或指定的外网地址，以实现内网对外网资源的访问。相反，当外部用户接入内网业务时，需要对其进行目的地地址变换，使其能够准确地将外部公开网发出的业务要求准确地映射到内网内的目标服务器，从而保证内网服务的对外可及性。提出了一种新的解决方案，即：既支持静态地址变换，又适合用于提供固定业务或承载重要业务的网络节点，以保证对内部业务的长期稳定访问；动态地址变换能够根据网络会话的建立和结束进程，对地址映射表项目进行自动调节，从而达到对网络地址资源进行灵活配置和有效使用的目的。在进行双向 NAT 策略组态时，为了保证通讯的持续性，必须维持会话和转换的一致性。双向 NAT 在进行双向交互数据流的时候，需要保证两个方向上的数据流可以进行适当的逆向映射，从而防止出现意外的网络会话中断。

2.3 安全策略与访问控制

在华为防火墙（NAT）技术支持下，安全政策和接入控制是保证网络通信安全和可靠的关键防护系统。双向 NAT 技术在实现地址翻译时，需要与防火墙策略、访问控制列表和 IPS 等相互配合，以保证只允许已授权数据流通过，并能有效抵抗非法访问给企业和重要服务系统带来的潜在威胁。本文提出了一种新的安全管理方法，即：根据服务的功能特性和潜在风险水平，对内网和外网进行分层控制。通过准确匹配和鉴别数据包的源 IP 地址、目标 IP 地址、传输层端口号和网络层协议种类等，实现合法和异常业务的高效鉴别，为双向NAT 切换设置明确、安全的接入控制界限。在双向 NAT 应用环境中，存取控制机制表现出明显的多级管理特征。本文拟在公共网外接入特定业务的情况下，采用严格的目标地址变换（DNAT）准则，结合 ACL 技术，准确确定接入的外部IP 地址范围和相应的端口间隔，从而防止内网真正的 IP 地址泄露，阻止各种非法接入。在内网用户主动接入的情况下，经过源地址变换（SNAT）后的出境业务也需被纳入一个统一的接入控制系统中，并通过预先设定的安全机制对其可接入的目标地址空间和特定的业务类型进行严格限定，从而将由此带来的外部安全风险降到最低。在多服务并行、多子网并存的复杂网络环境下，需要对所配置的接入控制策略进行分级管理和优化，以保证核心服务数据流的前提下，保证其流畅性，并对非核心和临时服务的流量施加必要的安全限制，以达到对网络接入的精细化、动态管理的目的。

结语：

伴随着云计算、边缘计算等技术的演化和零信任安全框架的普及，网络双向地址翻译（NAT）技术正在向智能策略融合和自动化管理方向发展。基于多租户逻辑隔离、跨网段地址自动映射和业务智能调度的新方法。融合大数据分析和安全态势感知的双向 NAT 系统，可以为企业的信息架构建立多级的安全保护机制，并为企业的资源配置提供精准的资源优化方案。

参考文献：

[1] 王格 . 基于华为防火墙的双向 NAT 技术研究与实现 [J]. 信息记录材料 ,2025,26(09):214-217.

[2] 吴薇薇 , 李清平 . 基于华为 USG5500 防火墙的网络报文分流技术 [J].网络安全技术与应用 ,2024,(09):7-11.

作者简介：姓名：黄超；性别：男；出生年月：2001.10 ；籍贯：安徽省六安市；民族：汉；最高学历：专科；目前职称：无；研究方向：网络安全