问题背景
在你所不知道的端口耗尽(一)中,介绍了经典的客户端端口耗尽问题,在本篇文章中会介绍另外一种端口耗尽问题,即SNAT端口耗尽
什么是SNAT
SNAT是源网络地址转换(Source Network Address Translation)的缩写,它是网络地址转换(NAT)的一种形式。SNAT主要用于将内部网络的私有IP地址转换为外部网络可见的公共IP地址。在互联网通信中,源IP地址通常是内部设备的私有IP地址,它不会被互联网上的其他设备识别。通过使用SNAT,网关设备可以将这些私有地址转换为一个或多个服务器托管网已注册的公共IP地址,使得内部设备能够与外部网络进行通信而无需直接暴露它们的私有IP地址。
端口是有限的
因为IPv4地址的不足,NAT技术非常普遍,它也加剧了端口号的需求。每个IPv4地址最多可以拥有65535个端口(0-65535,但0-1023通常保留给特定用途,所以实际可用端口更少)。因为每个NAT映射都需要一个独立的端口,所以在有大量内部设备和外部通信时,可能会发生端口耗尽事件。当所有端口号都被占用时,新的网络连接将无法建立,这会导致网络服务不可用或性能下降。
拓展阅读 1 – Azure的出站连接方法
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使用Load Balancer的前端IP地址建立出站连接,每个IP地址可提供64K的端口
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将 NAT 网关关联到子网,NAT 网关具有高度的可扩展性和可靠性,没有 SNAT 端口耗尽的问题。
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将公共 IP 分配到虚拟机,未使用 SNAT
拓展阅读 2 – SNAT port可以同时用于TCP和UDP
SNAT(源地址转换,或称为源NAT)通常工作在网络层上,因此它是独立于传输层协议的。这意味着SNAT既可以用于TCP(传输控制协议)也可以用于UDP(用户数据报协议),甚至其他传输层协议。
拓展阅读 3 – 如果目标端口不同,则可以将一个 TCP SNAT 端口用于到同一目标 IP 的多个连接
在TCP连接中,一个连接由四个元组来唯一确定:源IP地址、源端口号、目标IP地址服务器托管网和目标端口号。只要这四个元素中的任意一个不同,就可以创建一个新的唯一连接。因此,如果内部设备都使用同一个外部IP地址(SNAT后的地址)连接到同一个目标IP的不同目标端口,它们可以共享同一个源端口号。
如何解决
- 新增IP
- 考虑用NAT Gateway
- 修改应用程序以重复使用连接
- 修改应用程序以使用连接池
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