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1.源NAT场景下的黑洞路由

先搭建一个典型的源NAT组网环境。

防火墙上NAT相关配置如下：

1、配置NAT地址池

nat address-group GW section 0 110.1.1.10 110.1.1.10

2、配置NAT策略

nat-policyrule name sounatsource-zone trustdestination-zone untrustsource-address 192.168.100.0 mask 255.255.255.0action source-nat address-group GW

3、配置安全策略

security-policyrule name sounatpolicysource-zone trustdestination-zone untrustsource-address 192.168.100.0 mask 255.255.255.0action permit

4、默认路由

ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 110.1.1.2

NAT地址池是110.1.1.10，防火墙与路由器相连接口地址是110.1.1.0/30，NAT地址池和防火墙公网接口地址不在同一网段。

正常情况下，私网PC访问公网WEB服务器，会生成会话表，源地址进行了转换，一切都没有问题。

此时，如果公网上的一台PC，主动访问防火墙的NAT地址池地址，会发生什么情况？

在公网WEB执行Ping 110.1.1.10，发现无法Ping通。

显然，这是正常的结果，因为NAT地址池只有在转换私网地址的时候才会用到，也就是说，私网PC必须先发起访问请求，防火墙收到该请求后才会为其转换地址。NAT地址池地址并不对外提供任何单独的服务。所以当公网PC主动访问NAT地址池地址时，报文无法穿过防火墙到达私网PC，结果肯定不通。

但实际情况远远没有这么简单，我们在防火墙的G1/0/0口上抓包，然后再次在公网WEB上执行PING 110.1.1.10命令，使用-c 1参数，就Ping一次报文。

不看不知道，一看吓一跳，报文的TTL值逐一递减，最后变为1。

TTL是报文的生存时间，每经过一台设备的转发，TTL值减1，当TTL值为0时，就会被设备丢弃。这说明公网PC主动访问NAT地址池地址的报文，在防火墙和路由器之间相互转发。

梳理下过程：

1、路由器收到公网PC访问NAT地址池地址报文后，发现目的地址不是自己的直连网段，因此查找路由表，发送到防火墙。

2、防火墙收到报文后，该报文不属于私网访问公网的回程报文，无法匹配会话表，同时目的地址也不是自己的直连网段（防火墙没有意识到该报文的目的地址是自己的NAT地址池地址），只能根据缺省路由来转发。因为报文从同一接口入和出，相当于一个安全区域流动，默认情况下不受安全策略控制，这样报文又从防火墙出接口发送至路由器。

3、路由器收到该报文后，再次查找路由表，还是发送到防火墙，如此反复。

下来我们配置一条路由黑洞，为了避免影响其他业务，将掩码设置为32位。

ip route-static 110.1.1.10 255.255.255.255 NULL0

第二种方法：在防火墙配置NAT地址池时，配置命令：

nat address-group GW route enablesection 0 110.1.1.10 110.1.1.10

两者作用相同

Ping了一次，抓到了1个ICMP报文，说明防火墙收到路由器发送过来的报文后，匹配到了黑洞路由，直接将报文丢弃。此时就不会在防火墙和路由器之间产生路由环路，及时收到再多的报文，都会送到黑洞中。且不会影响正常业务。

上面只是用了一个Ping报文来演示这个过程，如果公网上的捣乱分子利用成千上万的PC主动向NAT地址池地址发起大量访问，无数的报文就会在防火墙和路由器之间循环，占用链路带宽资源，消耗大量的系统资源来处理这些报文，可能会导致正常报文无法处理。

所以，在防火墙上NAT地址池地址和公网接口地址不在同一网段时，必须配置路由黑洞，避免在防火墙和路由器之间产生路由环路。

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如果NAT地址池和防火墙公网接口地址在同一网段，还会出现这种问题？再次验证下。

interface GigabitEthernet1/0/0ip address 110.1.1.1 255.255.255.0

在来Ping抓包看看。

抓到了ARP报文和ICMP报文，但是没有在防火墙和路由器之间相互转发。过程：

1、路由器收到PC访问NAT地址池地址报文后，发现目的地址属于自己的直连网段，发送ARP请求，防火墙会回应这个ARP请求，前两个ARP就是来完成这一交互过程。路由器使用防火墙告知的MAC地址封装报文，发送至防火墙。

2、防火墙收到后，发现报文的目的地址和自己的G1/0/0接口在同一网段，直接发送ARP请求报文，寻找该地址的MAC地址（防火墙依然没有意识到该报文的目的地址是自己的NAT地址池地址），但是网络中其他设备都没有配置这个地址，肯定就不会回应，最终防火墙将报文丢弃。

所以说，在这种情况下不会产生路由环路，但是如果公网上捣乱分子发起大量访问时，防火墙将发送大量ARP请求报文，也会消耗系统资源。所以，当防火墙上NAT地址池地址和公网接口地址在同一网段时，建议也配置黑洞路由，避免防火墙发送ARP请求报文，节省防火墙系统资源。

ip route-static 110.1.1.10 32 NULL 0

配置了路由黑洞后，防火墙再也不会发送ARP请求报文。

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还有一种极端的情况，配置源NAT时，直接把公网接口地址作为转换后地址Easy-IP方式。也可以把公网接口地址配置成地址池地址。这样NAT转换使用的地址和公网接口地址是同一个地址。

Easy-IP方式下不需要配置路由黑洞。防火墙收到PC报文后，发现访问自身报文，这时候取决于公网接口所属安全区域和Local区域之间的安全策略。安全策略允许通过就处理，安全策略不允许通过，就丢弃。不会产生环路，也不需要配置黑洞路由。

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2.NAT Server场景下的路由黑洞

NAT Server也存在环路的问题，不过发生环路的前提条件比较特殊，要看NAT Server是怎么配置的。先看看NAT Server Global地址和公网接口地址不再同一网段的情况。

假设接口地址、安全策略、安全区域、路由都已完成配置。

如果我们在防火墙上配置一条粗犷型NAT Server，将私网Web服务器发布到公网。

nat server 0 global 110.1.1.10 inside 192.168.100.2

公网PC访问110.1.1.10，目的地址都会转换成192.168.100.2，然后发送给私网Web服务器，自然不会产生环路。

但是如果配置了一条精细化的NAT Server，只把私网Web服务器特定的端口发布到公网上：

nat server protocol tcp global 110.1.1.10 8889 inside 192.168.100.2 80

此时，如果公网PC不按常理出牌，没有访问110.1.1.10的8889端口，而使用ping命令访问110.1.1.10，防火墙收到该报文，既无法匹配server-map表，也无法匹配会话表，就只能查找路由，从G1/0/0接口发出，路由器收到报文后，还是送到防火墙，依然产生环路。

所以，当防火墙配置了特定协议和端口的NAT Server并且NAT Server的Global地址和公网接口地址不在同一网段，必须配置路由黑洞，避免在防火墙和路由器之间产生环路。

如果NAT Server的Global地址和公网接口地址在同一网段，会发送ARP请求，和上面说的情况是一样的。

所以，当防火墙配置了特定协议和端口的NAT Server并且NAT Server的Global地址和公网接口地址在同一网段，建议也配置路由黑洞，避免在防火墙发送ARP请求报文，节省防火墙系统资源。

如果配置NAT Server时，把公网接口地址配置成Global地址，防火墙收到PC报文，匹配Server-map表然后转换目的地址，发送到特定私网。如果匹配不上Server-map表，就会认为是访问自身报文，由公网接口所属安全区域和Local区域之间安全策略决定如何处理，不会产生环路，也不需要配置黑洞路由。

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3.总结

源NAT来说：
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如果NAT地址池地址与公网接口地址不在同一网段，必须配置黑洞路由。
如果NAT地址池地址与公网接口地址在同一网段，建议配置黑洞路由。

对于特定协议和端口的NAT Server来说：
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如果NAT Server的Global地址与公网接口地址不在同一网段，必须配置路由黑洞。
如果NAT Server的Global地址与公网接口地址在同一网段，建议配置路由黑洞。

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4.黑洞路由其他作用

除了防止环路，节省系统资源，其实黑洞路由还有一个作用，就是在防火墙上引入到OSPF中，发布给路由器。

当NAT地址池地址或NAT Server的Global地址与公网接口地址不在同一网段，在路由器上需要配置静态路由，保证路由器可以把去往NAT地址池地址或NAT Server的Global地址的报文发送到防火墙。

[Router]ip route-static 110.1.1.10 255.255.255.255 110.1.1.1

如果防火墙和路由器之间运行OSPF协议，那么可以通过OSPF协议来学习路由，减少手动配置的工作量，但是NAT地址池不同于接口地址，无法在OSPF中通过network命令发布，路由器如何才能学到路由？

此时可以使用OSPF中引入静态路由方式，把黑洞路由引入到OSPF中，然后通过OSPF发布给路由器。 这样路由器就知道去往NAT地址池地址或NAT Server的Global地址的报文都要发送到防火墙上。

ospf 100import-route staticarea 0.0.0.0network 110.1.1.0 0.0.0.3

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