简介

  该记录基于RDA8910平台，主要记录NAT技术的使用。

步骤

1. 初始化

1. 我们模块开启了自动注册功能，在net_thread中的CFW_NwSetFTA(0, 0); CFW_NwSetAutoAttachFlag(1, 0);就是开启自动注册，成功注册上网后，底层会上报EV_TCPIP_CFW_GPRS_ACT的消息。
2. TCPIP_nat_wan_netif_create中主要做的是建立nat_wan的netif。获取PDP的主要信息用来绑定L2的接口。设置下行数据的回调函数lwip_nat_wan_pspathDataInput
3. prvNdevLanSessionCreate
   1. 创建nat_lan网卡的netif(见名词解释)，其中绑定了固定的IP地址和网关地址。
   2. 创建ndev_nat_entry,主要用于IP层的nat转换。在发送和接收的时候有大作用。
   3. 创建网卡上下文，该上下文作为USB网卡与模块之间的耦合层。用于USB设备与模块之间的数据通信。
4. prvEthLanUploadDataCB 设置的设备端上行数据的回调函数。

2. 从设备端收到数据

1. 这里为什么要先介绍上行数据（也就是模块收到网卡的数据将数据发送给网络端）

   因为所有的链接都是由客户端先发起链接。

2. usb收到数据后会通过其注册的event_cb回调函数调用相应event的处理函数，当收到数据的时候就会调用_usbeRxWork（注意该函数的处理是放在task里面处理的），_usbeRxWork又会调用创建网卡时设置的回调prvEthLanUploadDataCB函数。

   因为模块采用的是固定的IP分配，所以ARP还有DHCP都是固定的回复。这里注意一般设备都会先发DHCP包（动态主机配置协议）获取到IP地址，网关地址，再发ARP包（地址解析协议）获取网关和MAC地址的映射关系。

   如果不是这两个包，就会进入prvNdevLanDataToPs

3. prvNdevLanDataToPs从名字就可以看出主要作用就是将数据传到L2层。这里会申请一个pbuf,并判断包的类型，如果是PIV6就直接发出去，如果是IP包就需要进行NAT转换。

4. ip4_nat_out的主要作用就是进行NAT转换。

   1. 获取nat配置信息，根据IP报头的源ip地址和目的地址在nat配置表中查找。该项是在LAN网卡创建的时候(ndev_nat_entry)添加到表中的。
   2. 判断IP包中协议字段，进行相应的处理（这里只拿TCP举例）
   3. 获取到TCP首部，进行源地址，目的地址，源端口，目的端口的比较，如果存在就返回ip4_nat_entries_tcp_t结构体，如果不存在就创建相应的映射关系。并添加到ip4_nat_tcp_table表中。NAT表需要定时刷新，所以有个TTL字段(见名词解释)，将IP
      包的源地址用WAN口替换，端口使用NAT映射后的端口地址。

5. IP包和TCP报头重新计算校验后，在通过绑定的WAN口发送到L2层。

3. 从网络端收到数据

1. 初始化的时候第一步绑定了L2层下行数据的回调函数。当外网数据过来的时候通过gprs_data_ipc_to_lwip_nat_wan传入协议栈。参数是与PS绑定的netif。新建pbuf，将pbuf传给ip4_nat_input。
2. ip4_nat_input就是进行IP地址转换，转为LAN的IP地址。判断相应的IP协议，将端口和IP地址进行转换，重新校验。再传入NAT_LAN的netif绑定的input函数。wan_to_netdev_lan_datainput发送给网卡设备

名词解释

1. 网卡

代码中表示网卡的结构体就是netif，每个设备要上网都需要一个或者多个网卡。多个网卡就会组成一个局域网，通常一个局域网都需要一个WAN，其它的设备可以称为LAN。WAN口连接着外部网络，连接LAN口的设备与外部网络通信都需要经过WAN口传输。

2. pbuf

协议栈中L2层以上所有的数据交替都使用同一个结构体就是pbuf，pbuf是个链表，该链表的大小是根据pbuf_alloc时传入的长度计算的。该结构体主要是：

/** Main packet buffer struct */
struct pbuf {
  struct pbuf *next; /*指向下一个pbuf*/
  /*该段pbuf的数据部分*/
  void *payload;
  /*该链表所有pbuf数据部分的总长度*/
  u16_t tot_len;
  /*改段pbuf的数据大小*/
  u16_t len;

  /** a bit field indicating pbuf type and allocation sources
      (see PBUF_TYPE_FLAG_*, PBUF_ALLOC_FLAG_* and PBUF_TYPE_ALLOC_SRC_MASK)
    */
  u8_t type_internal;

  /** misc flags */
  u8_t flags;

  /**
   该pbuf被引用次数，如果引用次数大于1，pbuf_free的时候就会出错
   */
  LWIP_PBUF_REF_T ref;
  /** For incoming packets, this contains the input netif's index */
  u8_t if_idx;
};
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1. TTL(NAT表项保活时间)

初始化nat的时候会创建一个循环定时器nat_timer,每隔LWIP_NAT_TMR_INTERVAL_SEC秒处理一下NAT表项，即将TTL减去30秒，如果TTL小于30秒就清除映射关系。默认TTL的值LWIP_NAT_DEFAULT_TCP_SOURCE_PORT为10分钟。每次发送的时候都会进行重置。

NAT的优缺点

优点

NAT最大的优点就是节省了大量的IP资源

缺点

问题

1. 什么是NAT，有什么作用?
2. 一个设备需要具备哪些最基本的配置？
3. 为什么NAT转发的时候还需要进行端口转换，为什么不能直接使用源端口号？
4. 什么是内网穿透？