IPv4 NAT 使用指南#
功能说明#
RT-Smart 提供基于 lwIP 的有状态 IPv4 NAPT，可让内部接口上的客户端通过系统 选择的上行接口访问外部网络。当前支持 TCP、UDP 和 ICMP Echo。典型场景是 Wi-Fi STA 连接上级路由器，同时由 Wi-Fi SoftAP 为终端提供 DHCP 和网络共享：
SoftAP 客户端
|
| 192.168.169.0/24（默认）
v
K230 SoftAP（内部接口） -> IPv4 NAPT -> 默认上行（WLAN STA 或 LAN）
NAT 使用实际路由结果选择外部接口，并将源地址改写为该外部接口的 IPv4 地址。 因此上行接口必须已取得非零 IP、网关和默认路由。默认路由切换后，新建会话可 使用新的上行接口；已有会话绑定原外部接口，切换网络时应允许应用重连。
编译配置#
在 SDK 根目录加载目标板配置并执行：
make <board>_defconfig
make menuconfig
在 light weight TCP/IP stack 中确认以下配置：
CONFIG_RT_USING_LWIP=y
CONFIG_RT_USING_WIFI=y
CONFIG_RT_LWIP_TCP=y
CONFIG_RT_LWIP_UDP=y
CONFIG_RT_LWIP_ICMP=y
CONFIG_LWIP_USING_DHCPD=y
CONFIG_DHCPD_USING_ROUTER=y
CONFIG_LWIP_USING_NAT=y
LWIP_USING_NAT 依赖 TCP 和 UDP；ICMP 选项用于支持 Echo 转换和 ping 验证。
启用 Wi-Fi 与 DHCP server 时，NAT 选项默认启用，但升级已有配置后仍应在最终
.config 中确认。DHCPD_USING_ROUTER 让 DHCP server 向 SoftAP 客户端下发
网关地址；默认 server 地址为 192.168.169.1，掩码为 255.255.255.0。
NAT 可与 lwIP 2.1.2 或 2.2.1 配合使用。网络栈版本的选择和验证见 lwIP 2.2.1 使用指南。
容量和超时#
LWIP_USING_NAT 下的参数均在编译时确定：
Kconfig 选项 |
默认值 |
作用 |
|---|---|---|
|
256 |
最大 NAT 会话数 |
|
2 |
可启用 NAT 的内部接口数 |
|
40000 |
转换源端口起始值 |
|
45000 |
转换源端口结束值 |
|
1800 |
已建立 TCP 会话空闲超时 |
|
30 |
正在关闭的 TCP 会话超时 |
|
120 |
UDP 会话空闲超时 |
|
30 |
ICMP Echo 会话空闲超时 |
会话表是静态分配的。表满时会复用最久未活动的表项；并发连接较多时，应根据 可用内存增大表项数，同时保证端口范围足够。
SoftAP 自动启停#
编译 LWIP_USING_NAT 后，RT-Thread WLAN 层会在 SoftAP 进入连接状态时自动把
其 lwIP netif 注册为内部接口，并在 SoftAP 停止或设备注销时关闭 NAT、清理涉及
该接口的会话。DHCP server 也随 SoftAP 启停。
先让 STA 或 LAN 上行取得地址和默认路由，再启动 SoftAP。例如：
wifi devices
wifi join <uplink-ssid> <uplink-password>
wifi ap <ap-ssid> <ap-password>
ifconfig
nat
多块 Wi-Fi 同时存在时，通过 wifi devices 找到目标管理设备，再使用
wifi -i <管理设备或 netdev> ... 选择接口。上行和 SoftAP 可以来自同一块支持
STA/AP 并发的射频，也可以来自不同网络设备。
nat 命令只显示状态，不修改配置。正常输出类似：
internal interface: wlan0ap
NAT: enabled, sessions: 3/256 (TCP 2, UDP 1, ICMP 0)
NAT 会话属于转发状态，不是本机 socket，因此不会出现在 netstat 的本地 TCP、
UDP PCB 列表中。
为其他内部接口启用 NAT#
WLAN SoftAP 已自动管理 NAT 生命周期。其他内部接口可在非 lwIP core 线程中调用 线程安全接口：
#include <ipv4_nat.h>
err_t result;
result = ip_nat_set_enabled(internal_netif, 1);
if (result != ERR_OK) {
/* 参数无效或内部接口槽位已满。 */
}
/* 接口停止或注销前关闭 NAT，并清理相关会话。 */
ip_nat_set_enabled(internal_netif, 0);
internal_netif 必须是有效的 struct netif *，并且其生命周期覆盖启用期间。该
接口只声明“内部侧”；外部侧仍由 lwIP 路由表选择。不要把上行接口也注册为内部
接口。
限制#
只支持 IPv4，不提供 IPv6 NAT 或 NAT64；
只转换 TCP、UDP 和 ICMP Echo，不转换其他 IP 协议；
不支持 IPv4 分片、端口转发和 ICMP error payload 转换；
不接受没有现有会话匹配的外部入站连接；
NAT 不是应用层代理，也不会修正协议负载中携带的 IP 地址或端口；
NAT 不等同于完整防火墙，产品仍需在服务监听、访问控制和上行网络侧实施安全 策略。
故障排查#
nat显示disabled：确认最终配置包含CONFIG_LWIP_USING_NAT=y，并确认 SoftAP 已成功启动，而不是仅注册了 AP 设备。客户端拿不到地址或网关：确认
LWIP_USING_DHCPD和DHCPD_USING_ROUTER已启用，并检查 SoftAP netif 的192.168.169.1/24地址。客户端有地址但不能访问外网：先在 K230 本机检查上行 IP、网关、DNS 和默认 路由，再确认上行接口不是 NAT 内部接口。
ping可用但 TCP/UDP 不稳定：执行nat检查表项使用量，并核对端口范围和 各协议超时是否适合并发量。大包或部分协议失败：抓包检查 IPv4 分片或负载内嵌地址；这些场景不在当前 NAT 支持范围内。
源码位置#
src/rtsmart/rtsmart/kernel/rt-thread/components/net/lwip_nat/src/rtsmart/rtsmart/kernel/rt-thread/components/drivers/wlan/wlan_lwip.csrc/rtsmart/rtsmart/kernel/rt-thread/components/net/lwip_dhcpd/