nat что такое и как работает
ИТ База знаний
Полезно
— Онлайн генератор устойчивых паролей
— Онлайн калькулятор подсетей
— Руководство администратора FreePBX на русском языке
— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке
— Руководство администратора по Linux/Unix
Навигация
Серверные решения
Телефония
FreePBX и Asterisk
Настройка программных телефонов
Корпоративные сети
Протоколы и стандарты
NAT на пальцах: что это?
2 32 или 4 294 967 296 IPv4 адресов это много? Кажется, что да. Однако с распространением персональных вычислений, мобильных устройств и быстрым ростом интернета вскоре стало очевидно, что 4,3 миллиарда адресов IPv4 будет недостаточно. Долгосрочным решением было IPv6, но требовались более быстрое решение для устранения нехватки адресов. И этим решением стал NAT (Network Address Translation).
Онлайн курс по Кибербезопасности
Изучи хакерский майндсет и научись защищать свою инфраструктуру! Самые важные и актуальные знания, которые помогут не только войти в ИБ, но и понять реальное положение дел в индустрии
Что такое NAT
Сети обычно проектируются с использованием частных IP адресов. Это адреса 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 и 192.168.0.0/16. Эти частные адреса используются внутри организации или площадки, чтобы позволить устройствам общаться локально, и они не маршрутизируются в интернете. Чтобы позволить устройству с приватным IPv4-адресом обращаться к устройствам и ресурсам за пределами локальной сети, приватный адрес сначала должен быть переведен на общедоступный публичный адрес.
И вот как раз NAT переводит приватные адреса, в общедоступные. Это позволяет устройству с частным адресом IPv4 обращаться к ресурсам за пределами его частной сети. NAT в сочетании с частными адресами IPv4 оказался полезным методом сохранения общедоступных IPv4-адресов. Один общедоступный IPv4-адрес может быть использован сотнями, даже тысячами устройств, каждый из которых имеет частный IPv4-адрес. NAT имеет дополнительное преимущество, заключающееся в добавлении степени конфиденциальности и безопасности в сеть, поскольку он скрывает внутренние IPv4-адреса из внешних сетей.
Маршрутизаторы с поддержкой NAT могут быть настроены с одним или несколькими действительными общедоступными IPv4-адресами. Эти общедоступные адреса называются пулом NAT. Когда устройство из внутренней сети отправляет трафик из сети наружу, то маршрутизатор с поддержкой NAT переводит внутренний IPv4-адрес устройства на общедоступный адрес из пула NAT. Для внешних устройств весь трафик, входящий и выходящий из сети, выглядит имеющим общедоступный IPv4 адрес.
Маршрутизатор NAT обычно работает на границе Stub-сети. Stub-сеть – это тупиковая сеть, которая имеет одно соединение с соседней сетью, один вход и выход из сети.
Когда устройство внутри Stub-сети хочет связываться с устройством за пределами своей сети, пакет пересылается пограничному маршрутизатору, и он выполняет NAT-процесс, переводя внутренний частный адрес устройства на публичный, внешний, маршрутизируемый адрес.
Терминология NAT
В терминологии NAT внутренняя сеть представляет собой набор сетей, подлежащих переводу. Внешняя сеть относится ко всем другим сетям.
При использовании NAT, адреса IPv4 имеют разные обозначения, основанные на том, находятся ли они в частной сети или в общедоступной сети (в интернете), и является ли трафик входящим или исходящим.
NAT включает в себя четыре типа адресов:
При определении того, какой тип адреса используется, важно помнить, что терминология NAT всегда применяется с точки зрения устройства с транслированным адресом:
Рассмотрим это на примере схемы.
На рисунке ПК имеет внутренний локальный (Inside local) адрес 192.168.1.5 и с его точки зрения веб-сервер имеет внешний (outside) адрес 208.141.17.4. Когда с ПК отправляются пакеты на глобальный адрес веб-сервера, внутренний локальный (Inside local) адрес ПК транслируется в 208.141.16.5 (inside global). Адрес внешнего устройства обычно не переводится, поскольку он является общедоступным адресом IPv4.
Стоит заметить, что ПК имеет разные локальные и глобальные адреса, тогда как веб-сервер имеет одинаковый публичный IP адрес. С его точки зрения трафик, исходящий из ПК поступает с внутреннего глобального адреса 208.141.16.5. Маршрутизатор с NAT является точкой демаркации между внутренней и внешней сетями и между локальными и глобальными адресами.
Термины, inside и outside, объединены с терминами local и global, чтобы ссылаться на конкретные адреса. На рисунке маршрутизатор настроен на предоставление NAT и имеет пул общедоступных адресов для назначения внутренним хостам.
На рисунке показано как трафик отправляется с внутреннего ПК на внешний веб-сервер, через маршрутизатор с поддержкой NAT, и высылается и переводится в обратную сторону.
Рассмотрим весь путь прохождения пакета. ПК с адресом 192.168.1.5 пытается установить связь с веб-сервером 208.141.17.4. Когда пакет прибывает в маршрутизатор с поддержкой NAT, он считывает IPv4 адрес назначения пакета, чтобы определить, соответствует ли пакет критериям, указанным для перевода. В этом пример исходный адрес соответствует критериям и переводится с 192.168.1.5 (Inside local address) на 208.141.16.5. (Inside global address). Роутер добавляет это сопоставление локального в глобальный адрес в таблицу NAT и отправляет пакет с переведенным адресом источника в пункт назначения. Веб-сервер отвечает пакетом, адресованным внутреннему глобальному адресу ПК (208.141.16.5). Роутер получает пакет с адресом назначения 208.141.16.5 и проверяет таблицу NAT, в которой находит запись для этого сопоставления. Он использует эту информацию и переводит обратно внутренний глобальный адрес (208.141.16.5) на внутренний локальный адрес (192.168.1.5), и пакет перенаправляется в сторону ПК.
Типы NAT
Существует три типа трансляции NAT:
Static NAT
Статический NAT использует сопоставление локальных и глобальных адресов один к одному. Эти сопоставления настраиваются администратором сети и остаются постоянными. Когда устройства отправляют трафик в Интернет, их внутренние локальные адреса переводятся в настроенные внутренние глобальные адреса. Для внешних сетей эти устройства имеют общедоступные IPv4-адреса. Статический NAT особенно полезен для веб-серверов или устройств, которые должны иметь согласованный адрес, доступный из Интернета, как например веб-сервер компании. Статический NAT требует наличия достаточного количества общедоступных адресов для удовлетворения общего количества одновременных сеансов пользователя.
Статическая NAT таблица выглядит так:
Dynamic NAT
Динамический NAT использует пул публичных адресов и назначает их по принципу «первым пришел, первым обслужен». Когда внутреннее устройство запрашивает доступ к внешней сети, динамический NAT назначает доступный общедоступный IPv4-адрес из пула. Подобно статическому NAT, динамический NAT требует наличия достаточного количества общедоступных адресов для удовлетворения общего количества одновременных сеансов пользователя.
Динамическая NAT таблица выглядит так:
Port Address Translation (PAT)
PAT транслирует несколько частных адресов на один или несколько общедоступных адресов. Это то, что делают большинство домашних маршрутизаторов. Интернет-провайдер назначает один адрес маршрутизатору, но несколько членов семьи могут одновременно получать доступ к Интернету. Это наиболее распространенная форма NAT.
С помощью PAT несколько адресов могут быть сопоставлены с одним или несколькими адресами, поскольку каждый частный адрес также отслеживается номером порта. Когда устройство инициирует сеанс TCP/IP, оно генерирует значение порта источника TCP или UDP для уникальной идентификации сеанса. Когда NAT-маршрутизатор получает пакет от клиента, он использует номер своего исходного порта, чтобы однозначно идентифицировать конкретный перевод NAT. PAT гарантирует, что устройства используют разный номер порта TCP для каждого сеанса. Когда ответ возвращается с сервера, номер порта источника, который становится номером порта назначения в обратном пути, определяет, какое устройство маршрутизатор перенаправляет пакеты.
Картинка иллюстрирует процесс PAT. PAT добавляет уникальные номера портов источника во внутренний глобальный адрес, чтобы различать переводы.
Поскольку маршрутизатор обрабатывает каждый пакет, он использует номер порта (1331 и 1555, в этом примере), чтобы идентифицировать устройство, с которого выслан пакет.
Для исходного адреса маршрутизатор переводит внутренний локальный адрес во внутренний глобальный адрес с добавленным номером порта. Адрес назначения не изменяется, но теперь он называется внешним глобальным IP-адресом. Когда веб-сервер отвечает, путь обратный.
В этом примере номера портов клиента 1331 и 1555 не изменялись на маршрутизаторе с NAT. Это не очень вероятный сценарий, потому что есть хорошая вероятность того, что эти номера портов уже были прикреплены к другим активным сеансам. PAT пытается сохранить исходный порт источника. Однако, если исходный порт источника уже используется, PAT назначает первый доступный номер порта, начиная с начала соответствующей группы портов 0-511, 512-1023 или 1024-65535. Когда портов больше нет, и в пуле адресов имеется более одного внешнего адреса, PAT переходит на следующий адрес, чтобы попытаться выделить исходный порт источника. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет доступных портов или внешних IP-адресов.
Подведем итоги в сравнении NAT и PAT. Как видно из таблиц, NAT переводит IPv4-адреса на основе 1:1 между частными адресами IPv4 и общедоступными IPv4-адресами. Однако PAT изменяет как сам адрес, так и номер порта. NAT перенаправляет входящие пакеты на их внутренний адрес, ориентируясь на входящий IP адрес источника, заданный хостом в общедоступной сети, а с PAT обычно имеется только один или очень мало публично открытых IPv4-адресов, и входящие пакеты перенаправляются, ориентируясь на NAT таблицу маршрутизатора.
А что относительно пакетов IPv4, содержащих данные, отличные от TCP или UDP? Эти пакеты не содержат номер порта уровня 4. PAT переводит наиболее распространенные протоколы, переносимые IPv4, которые не используют TCP или UDP в качестве протокола транспортного уровня. Наиболее распространенными из них являются ICMPv4. Каждый из этих типов протоколов по-разному обрабатывается PAT. Например, сообщения запроса ICMPv4, эхо-запросы и ответы включают идентификатор запроса Query ID. ICMPv4 использует Query ID. для идентификации эхо-запроса с соответствующим ответом. Идентификатор запроса увеличивается с каждым отправленным эхо-запросом. PAT использует идентификатор запроса вместо номера порта уровня 4.
Преимущества и недостатки NAT
NAT предоставляет множество преимуществ, в том числе:
Но у NAT есть некоторые недостатки. Тот факт, что хосты в Интернете, по-видимому, напрямую взаимодействуют с устройством с поддержкой NAT, а не с фактическим хостом внутри частной сети, создает ряд проблем:
Мы разобрали основные принципы работы NAT. Хотите больше? Прочитайте нашу статью по настройке NAT на оборудовании Cisco.
Онлайн курс по Кибербезопасности
Изучи хакерский майндсет и научись защищать свою инфраструктуру! Самые важные и актуальные знания, которые помогут не только войти в ИБ, но и понять реальное положение дел в индустрии
NAT — что это такое, зачем он нужен и как его использовать
На данный момент в интернете больше всего распространены IP адреса в формате четвертой версии интернет протокола — IPv4. Но данная технология позволяет создавать лишь 4.3 миллиарда айпи на всех пользователей всемирной паутины.
Хотя нам и кажется, что это много — их уже критически не хватает, надо было придумывать, что-то новое, и еще до появления IPv6 был создан механизм преобразования сетевых адресов — NAT.
Из прошлого материала вы могли узнать о сетевом шлюзе, сейчас давайте разберемся, что из себя представляет технология NAT, как она работает и зачем была в принципе придумана и внедрена.
Что такое НАТ — NAT
NAT — это специальный механизм, реализованный в сетях TCP/IP, который позволяет изменять айпи адреса пересылаемых пакетов, т.е. тех внутренних IP, которые присылаются на сетевой шлюз — в глобальные для дальнейшей отправки во внешний интернет. Также, такие пакеты называют транзитными.
Реализуется через маршрутизатор, на программном уровне или настраивается самим провайдером. Полностью расшифровывается, как Network Address Translation и переводится на русский, как Преобразование Сетевых Адресов.
Простыми словами, работает это так. При создании сетей обычно используются частные IP вида: 10/8, 172.16/12, 192.168/16. Обмен пакетами между этими айпи внутри такой сети происходит напрямую. Но, чтобы выйти в глобальную паутину, такой IP должен быть преобразован в глобальный/публичный — именно этим и занимается NAT.
Именно НАТ позволяет вам из частной сети общаться с внешними ip адресами, за ее пределами. А между прочем, даже ваш роутер и подсоединенные к нему ПК, ноутбук, телевизор, смартфон и т.д. — это уже локальная частная сеть.
Интересно! Вот таким вот простыми способом, была решена проблема нехватки уникальных айпи IPv4 для каждого устройства. Т.е. в своей сети — свой IP, а во всемирной паутине — публичный, другой IP.
Типы NAT
1. Статический, Static NAT
Берется один IP-адрес из внутренней сети и преобразовывается во внешний/публичный и все запросы, которые будут на него посылаться извне, будут пересылаться именно на этот внутренний айпи. Т.е. для всемирной паутины он будет выглядеть полностью, как белый/публичный IP.
Используется чаще всего в корпоративных сетях, когда необходимо, чтобы какой-либо IP всегда был доступен из глобальной паутины.
Работает это так:
Вот и все. Если у вас несколько роутеров, то такую процедуру можно проделать со всеми ними.
2. Динамический, Dynamic NAT
Если вы имеете определенное количество белых/внешних IP, например, ваш поставщик интернета предоставил вам сеть 199.49.101.0/28 — с 16 айпи. Надеюсь помните, что первый и конечный адреса всегда заняты, подробнее в статье про IPv4. Еще два мы возьмем для оборудования на функционирование маршрутизации. И остается их 12, которые можно применять для NAT и пускать посредством них свои устройства.
Тут все практически также, как и со статичным НАТ, также 1 внутренний айпи привязан к 1 внешнему, но с той лишь разницей, что адреса теперь будут выдаваться динамически каждому нуждающемуся пользователю во внутренней сети, а не одному определенному узлу.
Все бы хорошо, но если, например, адресов 12, а пользователей 300? Те, кто успел, те и смогут их использовать.
3. NAT Overload
Этот вид еще имеет другие названия такие как: Many-to-One NAT, Port Address Translation (PAT) и IP Masquerading.
Как вы знаете, чаще всего провайдер выдает вам лишь один IP адрес, который может быть статическим или динамическим. Но дома может быть множество устройств с разными программами, которым необходим доступ во всемирную паутину и как определить, какое из них отправило запрос, какое приложение? Проблема эта решается использованием портов, по этой ссылке очень подробно описана эта тема.
Важно! Надеюсь вы помните, что порт пишется сразу после айпи через двоеточие, например: 176.57.209.9:443. И такая связка называется — сокет.
Как это будет выглядеть, когда NAT подменяет один IP на другой? Так, например, с двух устройств с внутренними адресами 173.52.6.7 и 173.52.4.5, которые должны заменяться на: 198.50.100.9 и 198.50.100.11 будет выполнен запрос на какой-либо сервер в интернете — это будет смотреться так:
Что происходит дальше? NAT берет IP-пакет первого узла, вынимает его TCP сегмент, при этом узнавая порт. У этого айпи внешний адрес 198.50.100.9 — на него он меняется при выходе в глобальный интернет. Далее происходит выбор порта, к примеру, 11837 и все данные уровня приложений упаковываются в новый TCP сегмент. Порт адресата естественно остается — 80, а вот того, кто отправляет заменяется с 21784 на 11837. TCP сегмент вставляется в новый IP-пакет со сменой самого адреса на 198.50.100.9. Такая же процедура происходит и со вторым хостом только отбирается следующий незанятый PORT.
Теперь данные отправляемые в интернет будут выглядеть так:
В NAT-таблицу записываются значения отправителя и получателя:
Когда приходит ответ от сервера происходит сопоставление данных с таблицей и пакеты данных доставляются именно тому, кто совершил запрос.
Преимущества NAT
Недостатки NAT
В заключение
Надеюсь вам стало чуточку понятнее, что это такое. Старался написать все, как можно понятнее без заумных терминов и других определений. Надеюсь вам понравилось и до встречи на страницах данного портала.
Что такое NAT в роутере: определение, примеры, как включить и настроить
Всем привет! Сегодня мы поговорим про то, что же такое NAT в роутере. Как вы, наверное, все знаете, большинство адресов в интернете использует IPv4 версию. Эти адреса имеют диапазон от 0.0.0.0 до 255.255.255.255. Если подсчитать, то у нас есть больше 4-х миллиардов айпишников. Вроде бы достаточно много, но на деле с ростом клиентов интернета свободных адресов почти уже не осталось. Приплюсуем сюда тот факт, что многие IP зарезервированы, а на планете активно развивается мобильный интернет, который забирает львиную долю IPv4.
Но как получается всем подключаться к интернету и не оставаться в стороне? – Для этих целей и используется NAT (Network Address Translation – трансляция сетевых адресов). А теперь о самой сетевой технологии более подробно в статье.
Что такое NAT и как работает и зачем он нужен
Если у вас есть дома роутер, то вы уже используете технологию NAT. Чтобы вам было понятнее для чего она нужна, давайте рассмотрим простой пример. Представим, что вам нужно в квартиру провести интернет. Вы звоните провайдеру, он приходит и прокидывает вам кабель. Помимо всего, чтобы работать в глобальной сети вам нужен внешний айпишник, его также предоставляет только провайдер.
Конечно вы можете воткнуть кабель в ноутбук или компьютер, тогда никакого NAT (в вашей квартире) не будет, так как ваш комп будет напрямую подключен к интернету сети. Но если помимо вас, интернетом хотят пользоваться и другие жильцы квартиры, то вам нужно установить Wi-Fi роутер. Не будете же вы каждому жителю проводить интернет-кабель и отдельно платить за каждого.
Кабель подключается к выделенному WAN порту. Далее к роутеру уже можно подключить телефоны, планшеты, ноутбуки, компьютеры, телевизоры и многое другое. Маршрутизатор выступает неким шлюзом между вашей домашней и глобальной интернет сетью.
Роутер каждому устройству дома выдает свой локальный IP. Например:
Шлюз, он же роутер, имеет сразу два адреса:
Все жители квартиры сразу могут иметь доступ к интернету с одного внешнего адреса за счет роутера. Как я уже и говорил, таких внешних айпишников в интернете очень мало – всего 4 294 967 296.
NAT – это технология, которая позволяет переводить вот такие вот локальные адреса во внешние и получать ответ из интернета. В итоге каждый житель квартиры, находясь внутри локальной сети, и используя за счет роутера внешний IP – может выходить в интернет.
Если говорить грубо, то NAT – это как дверь в квартире, каждый может её использовать, чтобы выйти в открытый мир. В итоге пользователей в интернете становится куда больше чем 4 миллиарда, но количество самих адресов остается всегда одним и тем же.
NAT позволяет скрывать внутренние айпишники от интернета, и их никто не сможет увидеть. Это мы рассмотрели случай, когда подключена небольшая семья. А представим, что нужно подключить офис из сотни или даже тысячи человек. Для организации просто не целесообразно подключать каждому пользователю свой интернет с внешним IP. Да и это не нужно. Достаточно использовать маршрутизатор, в котором уже по умолчанию будет работать NAT.
Схема достаточно простая, давайте рассмотрим пример.
Как видите, NAT постоянно переводит внутренний адрес во внешний и обратно. Если локальная сеть имеет только один выходной маршрутизатор, который может быть связан с внешней сетью, то такую сеть называют Stub сетью.
Термины NAT
В сфере NAT есть различная терминология, которую вы можете встретить в настройках маршрутизатора или на схемах подключения.
Есть 4 вида NAT адресов:
Пока ничего не понятно? Сейчас постараюсь рассказать на примере. Давайте рассмотрим пример NAT адресации. Смотрим на картинку ниже.
Типы NAT
Статический (Static) NAT
Статический NAT – это когда у каждого локального внутреннего адреса, есть свой глобальный адрес. Часто используется для Web-серверов. Весь трафик при этом проходит аналогично через один узел, и у каждого устройства есть свой как локальный, так и глобальный IP.
Динамический (Dynamic) NAT
У нас есть пул внутренних айпишников, который постоянно присваивается разные глобальные внешние адреса. Внешние IP присваиваются по принципу, какой есть свободный, тот и назначается маршрутизатором. Очень часто используется в городских сетях провайдерами, именно поэтому ваши глобальные IP постоянно меняются. Чтобы немного расширить эту тему, советую более подробно почитать про белые и серые IP.
PAT (Port Address Translation)
Самая популярная форма NAT. Про неё я в самом начале и говорил. Когда нескольким локальным адресам назначается один глобальный. То есть когда вся семья, грубо говоря, использует один внешний IP. Чтобы маршрутизатор понял, кому именно посылать ответ от сервера, на который ранее был запрос, он использует в своем запросе номер порта. И по нему отсылает ответ нужному локальному пользователю.
Посмотрите на картинку выше. Как видите при запросе на выделенный сервер, помимо того, что роутер переводит адреса, он еще в запросе добавляет номер порта. То есть ответ от сервера также имеет этот порт, который потом уже используется для того, чтобы ответ получил нужный компьютер.
Плюсы и минусы IP NAT
Видео
Если вам что-то было не понятно, или вам лень читать, то советую посмотреть это полезное видео.
Как настроить и включить NAT на роутере
Стандартный NAT уже работает в режиме PAT и его настраивать не нужно. То есть вы просто настраиваете интернет и Wi-Fi на маршрутизаторе. Другой вопрос, если дома вы решили организовать Web, игровой или почтовый сервер. А быть может вы хотите подключить камеры видеонаблюдения и следить за домом или квартирой, отдыхая на Бали. Вот тут нам понадобится проброс портов – об смотрите статью про порты. Там коротко рассказано, что такое порты, для чего они нужны и как их пробросить.
Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library
Персональные инструменты
NAT (Network Address Translation)
NAT (англ. Network Address Translation) — преобразование сетевых адресов. Предназначен для упрощения и сохранения IP-адресов. Он позволяет частным IP-сетям, которые используют незарегистрированные IP-адреса, подключаться к Интернету. NAT работает на маршрутизаторе, который обычно соединяет две сети, и преобразует частные (а не глобально уникальные) адреса во внутренней сети в действительные адреса перед отправкой пакетов в другую сеть. Поскольку данная функция является частью возможностей маршрутизатора, трансляцию сетевых адресов (NAT) можно настроить для отображения только одного адреса всей сети для внешнего мира. Это обеспечивает дополнительную безопасность и позволяет скрыть внутреннюю сеть от доступа извне. NAT поддерживает совместные функции обеспечения безопасности и сохранения адресов и обычно устанавливается в средах удаленного доступа. [1]
Содержание
Методология
Термин NAT стал практически синонимом IP маскировки.
Так как преобразование сетевых адресов изменяет информацию адреса IP в пакеты, она имеет серьезные последствия для качества подключения к Интернету и требует пристального внимания к деталям процесса реализации.
Основной тип преобразования сетевых ресурсов
Простейший тип преобразования сетевых ресурсов (NAT) обеспечивает трансляцию IP-адресов один-к-одному. RFC 2663 относится к этому типу NAT в качестве основного NAT; его часто также называют NAT один-к-одному. В этом типе NAT, только IP-адреса, IP-заголовка контрольной суммы и любых высших контрольных сумм уровня, которые включают в себя измененный IP-адрес. Основные NAT можно использовать для соединения двух IP-сетей, у которых несовместимы адресации.
Назначение NAT
Концепции трансляции адресов NAT
Существует 3 базовых концепции трансляции адресов: статическая (Static Network Address Translation), динамическая (Dynamic Address Translation), маскарадная(NAPT, NAT Overload, PAT).
Статический NAT
Статический NAT — Отображение незарегистрированного IP-адреса на зарегистрированный IP-адрес на основании один к одному. Особенно полезно, когда устройство должно быть доступным снаружи сети.
Динамический NAT
Динамический NAT — Отображает незарегистрированный IP-адрес на зарегистрированный адрес из группы зарегистрированных IP-адресов. Динамический NAT также устанавливает непосредственное отображение между незарегистрированным и зарегистрированным адресом, но отображение может меняться в зависимости от зарегистрированного адреса, доступного в пуле адресов, во время коммуникации.
Перегруженный NAT (NAPT, NAT Overload, PAT, маскарадинг) — форма динамического NAT, который отображает несколько незарегистрированных адресов в единственный зарегистрированный IP-адрес, используя различные порты. Известен также как PAT (Port Address Translation). При перегрузке каждый компьютер в частной сети транслируется в тот же самый адрес, но с различным номером порта.
Преимущества и недостатки
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Позволяет сэкономить IP-адреса (только в случае использования NAT в режиме PAT), транслируя несколько внутренних IP-адресов в один внешний публичный IP-адрес (или в несколько, но меньшим количеством, чем внутренних). По такому принципу построено большинство сетей в мире: на небольшой район домашней сети местного провайдера или на офис выделяется 1 публичный (внешний) IP-адрес, за которым работают и получают доступ интерфейсы с приватными (внутренними) IP-адресами. | Старые протоколы. Протоколы, разработанные до массового внедрения NAT, не в состоянии работать, если на пути между взаимодействующими хостами есть трансляция адресов. Некоторые межсетевые экраны, осуществляющие трансляцию IP-адресов, могут исправить этот недостаток, соответствующим образом заменяя IP-адреса не только в заголовках IP, но и на более высоких уровнях (например, в командах протокола FTP). См. Application-level gateway. |
| Позволяет предотвратить или ограничить обращение снаружи ко внутренним хостам, оставляя возможность обращения изнутри наружу. При инициации соединения изнутри сети создаётся трансляция. Ответные пакеты, поступающие снаружи, соответствуют созданной трансляции и поэтому пропускаются. Если для пакетов, поступающих снаружи, соответствующей трансляции не существует (а она может быть созданной при инициации соединения или статической), они не пропускаются. | Идентификация пользователей. Из-за трансляции адресов «много в один» появляются дополнительные сложности с идентификацией пользователей и необходимость хранить полные логи трансляций. |
| Позволяет скрыть определённые внутренние сервисы внутренних хостов/серверов. По сути, выполняется та же указанная выше трансляция на определённый порт, но возможно подменить внутренний порт официально зарегистрированной службы (например, 80-й порт TCP (HTTP-сервер) на внешний 54055-й). Тем самым, снаружи, на внешнем IP-адресе после трансляции адресов на сайт (или форум) для осведомлённых посетителей можно будет попасть по адресу http://example.org:54055, но на внутреннем сервере, находящемся за NAT, он будет работать на обычном 80-м порту. Повышение безопасности и скрытие «непубличных» ресурсов. | Иллюзия DoS-атаки. Если NAT используется для подключения многих пользователей к одному и тому же сервису, это может вызвать иллюзию DoS-атаки на сервис (множество успешных и неуспешных попыток). Например, избыточное количество пользователей ICQ за NAT приводит к проблеме с подключением к серверу некоторых пользователей из-за превышения допустимой скорости подключений. Частичным решением проблемы является использование пула адресов(группы адресов), для которых осуществляется трансляция. |
| Пиринговые сети. В NAT-устройствах, не поддерживающих технологию Universal Plug & Play, в некоторых случаях, необходима дополнительная настройка (см.Трансляция порт-адрес) при работе с пиринговыми сетями и некоторыми другими программами, в которых необходимо не только инициировать исходящие соединения, но также принимать входящие. |
Практический пример действия NAT
Адресация в закрытой сети и трансляция сетевых адресов (NAT) — это два взаимосвязанных метода, которые способствуют резкому сокращению потребности в использовании открытых IP-адресов. В основе этих методов лежит простой принцип. Хостам закрытой сети присваиваются адреса, которые не используются в общедоступной сети (Internet). При возникновении необходимости организовать обмен данными между хостом в закрытой сети и хостом в открытой сети первый посылает запрос в сетевой шлюз, который преобразует закрытый IP-адрес в открытый IP-адрес. Благодаря этому уменьшается потребность в использовании открытых IP-адресов, поскольку не приходится присваивать открытый IP-адрес каждому хосту, для которого необходимо обеспечить работу в Internet. Вместо этого присваивается один (или несколько) адресов устройству NAT, которое обеспечивает доступ к Internet.
Но, как обычно, в действительности функционирование метода NAT происходит немного сложнее, чем описано выше. Чтобы понять, какие действия при этом фактически осуществляются, рассмотрим практический пример.
Теперь маршрутизатор с поддержкой NAT принимает пакет и заменяет в нем адрес отправителя своим открытым IP-адресом (в данном примере 70.14.1.1), а также вводит другой номер порта, чтобы иметь возможность отличить пакет, переданный в ответ отправителю (по адресу 192.168.1.10), от других пакетов, например, передаваемых в ответ на компьютер с адресом 192.168.1.200. Маршрутизатор вносит сведения о выполненных им преобразованиях в таблицу трансляции и отправляет пакет на Web-сервер. К этому времени заголовок пакета содержит данные, приведенные ниже.
Предположим, что одновременно с этим попытку обратиться по адресу www.cisco.com предпринимает еще один хост (с адресом 192.168.1.200). Для него выполняется такие же действия. Допустим, что заголовок пакета, первоначально отправленный этим хостом (до трансляции), содержит данные, перечисленные ниже.
Преобразуется и IP-адрес этого компьютера (192.168.1.200), и после преобразования заголовок пакета содержит данные, перечисленные ниже.
После выполнения всех этих действий устройство NAT формирует таблицу трансляции, которая приведена в табл. 1.
| IP-адрес отправителя | Порт отправителя | Оттранслированный IP-адрес | Оттранслированный номер порта |
|---|---|---|---|
| 192.168.1.10 | 44000 | 70.14.1.1 | 60000 |
| 192.168.1.200 | 55555 | 70.14.1.1 | 50600 |
После поступления на маршрутизатор с узла www.cisco.com пакета с IP-адресом получателя 70.14.1.1 и портом получателя 60000, это устройство NAT выполняет поиск в таблице трансляции и обнаруживает, что пакет предназначен для передачи в порт 44000 компьютера с адресом 192.168.1.1. После этого выполняется преобразование и пере дача пакета на локальный компьютер. Компьютер получает этот пакет, не имея никаких сведений о том, какая промежуточная обработка была выполнена с данным пакетом.
Хотя метод NAT может применяться при использовании любой структуры IР адресов (включая открытые адреса), обычно лучше использовать пространство адресов, зарезервированное для закрытой сети. Причина этого очень проста — если в закрытой сети применяются открытые адреса, то общедоступный ресурс, обозначенный этим адресом (а также все другие ресурсы, обозначенные применяемой маской), станут недоступными из закрытой сети. Например, если организация использует в своей внутренней сети адрес 207.46.230.0/24, то ее сотрудники не смогут обратиться к любому компьютеру в Internet, находящемуся в сети 207.46.230.0 (которая принадлежит Microsoft), поскольку хост локальной сети будет рассматривать такой адрес получателя в пакете как локальный адрес и не отправит пакет в устройство NAT.
В связи с этим, для каждого класса сети (от А до С) определен блок адресов, предназначенный для использования в закрытой сети. Именно эти адреса, перечисленные ниже, должны использоваться в сочетании со средствами NAT.
Метод адресации в закрытой сети определен в документе RFC 1918, а метод NAT — в документе RFC 3022.