Технология преобразования сетевых адресов (NAT)

Содержание:

1. Определение понятия
2. Что происходит, когда используется NAT
3. Терминология NAT
4. Типы NAT
5. Анализ преимуществ и недостатков технологии NAT
6. Итоги

В процессе эволюции сетей возникла серьезная проблема дефицита IPv4-адресов. Общее число доступных адресов насчитывает приблизительно 4,3 миллиарда. Этого стало недостаточно, если учитывать глобальное распространение интернета и взрывной рост числа людей, которые его используют. Тут и появилась острая потребность в надежном инструменте, который смог бы устранить эту проблему. Решением стала технология Network Address Translation (NAT).

Определение понятия

NAT представляет собой технологию, которая позволяет перенаправлять трафик между локальной и глобальной сетями, используя сетевые адреса. Это позволяет устройствам в локальной сети связываться с внешней сетью и наоборот. То есть это своего рода мост между локальной и глобальной сетью. NAT выполняет важную функцию в сетях, обеспечивая локальное взаимодействие. Она также поддерживает общую безопасность и приватность данных.

Что происходит, когда используется NAT

Говоря простыми словами, NAT – это своего рода переводчик между компьютерами локальной сети и интернетом. В момент, когда компьютер отправляет какую-либо информацию в сеть, NAT на вашем маршрутизаторе обрабатывает данные таким образом, что меняется адрес отправителя на свой собственный. После этих манипуляций внешне все выглядит так, словно информация поступила непосредственно от маршрутизатора, а не от компьютера, с которого совершен вход в сеть. То же самое работает и в обратном направлении по отношению к информации из интернета. Получается своего рода подмена информации, и именно она в дальнейшем фигурирует во всех взаимодействиях с веб-серверами. Все это обеспечивает повышенную безопасность и дает возможность сразу с нескольких устройств заходить в глобальную сеть. Кроме того, NAT позволяет более эффективно использовать ограниченный пул публичных IP-адресов, минимизируя затраты на их приобретение. Для пользователя это обеспечивает простоту настройки и использования, так как технология работает на уровне маршрутизатора и не требует специальной конфигурации на каждом устройстве в сети.

Терминология NAT

В соответствии с устоявшимися терминами NAT воспринимает внутреннюю сеть как совокупность сетей, подчиненных этой номенклатуре. Любая другая сеть рассматривается как внешняя. Чтобы точно определить адрес NАТ, необходимо учитывать его местоположение в частной или в глобальной сети, а также тип трафика (входящий или исходящий). От этого зависит, к какой из четырех классификаций можно его отнести.

• Внутренний локальный адрес. Это исходный адрес, который воспринимается внутренней сетью. Данный адрес является уникальным локальным адресом устройства.
• Внутренний глобальный адрес. Представляет собой исходный адрес, который отслеживается внешней сетью. Что это значит? В момент, когда данные передаются от локального компьютера к веб-серверу, роутер конвертирует внутренний локальный адрес во внутренний глобальный адрес.
• Внешний локальный адрес. Это адрес получателя, который виден из внешней сети. Он присваивается устройству в виде глобально маршрутизируемого IPv4-адреса.
• Внешний глобальный адрес. Это адрес получателя, который воспринимается внутренней сетью. Зачастую он совпадает с внешним локальным адресом.

Важно понимать, что терминология NAT формируется всегда с учетом устройства с переводимым адресом.

Типы NAT

Статический

Работает по принципу «1 к 1», когда сопоставляет локальные и глобальные адреса. Установки, выставленные администратором для сопоставления, никак не меняются. В процессе передачи данных во всемирную сеть их первоначальные локальные адреса трансформируются в глобальные IP-адреса, которые были заранее установлены системным администратором. Для веб-сервисов и устройств, где требуется доступный согласованный адрес, отлично подходит Static NAT Type. Чтобы реализовать статический NAT, необходимо иметь в наличии определенное число общедоступных адресов. Статический NAT широко применяется в корпоративных сетях, так как там часто есть необходимость в постоянном доступе к IP-адресу из интернета.

Преимущества статического NAT

• Постоянная доступность. Позволяет предоставлять бесперебойный доступ к конкретному локальному ресурсу. С его помощью устройства и сервисы всегда доступны.
• Удобство настройки. От администратора требуется только указать, какой локальный адрес в какой глобальный должен быть преобразован. Благодаря этому можно более точно контролировать преобразование адресов.

Динамический NAT

Занимается процессом трансляции IP-адресов, конвертируя приватные внутренние адреса в открытые глобальные. После этого они доступны для маршрутизации в интернет. Динамический NAT взаимодействует с открытыми адресами. Распределение IP-адресов происходит по методу «кто первый пришел, того и обслужили». Когда устройство внутри сети отправляет запрос на подключение к всемирной сети, динамический NAT присваивает ему свободный IPv4-адрес из общего резерва. Однако для этого должно быть достаточное количество доступных адресов, чтобы каждому подключению можно было присвоить уникальный IP-адрес. Если в пуле недостаточно свободных адресов, то используются временные адреса. Они выделены на определенное время и будут освобождены сразу после обрыва соединения. С помощью этой функции происходит оптимизация использования доступных ресурсов.

Преимущества динамического NAT

• Экономия публичных IP-адресов. Эта функция сокращает количество требующихся публичных адресов. Это полезно в тех случаях, когда в наличии маленький пул адресов, а в сети много устройств, каждому из которых требуется доступ к интернету.
• Безопасность. С помощью динамического NAT формируется дополнительный слой безопасности. Благодаря скрытию реальных локальных адресов от внешней сети внешние узлы видят только глобальные адреса. Это делает внутреннюю сеть устойчивой к атакам хакеров и несанкционированному сканированию.
• Управление ресурсами. Происходит оптимизация ресурсов благодаря присваиванию временных адресов. Следовательно, экономятся ресурсы, а нагрузка распределяется более равномерно.
• Масштабируемость. Она удобная, так как легко менять нужное количество подключенных устройств без затрагивания установленных настроек. Любое добавленное устройство автоматически получает присвоенный адрес из доступного пула.

Port Address Translation (PAT)

Это технология, которая используется в сетях компьютеров для перевода сетевых адресов и портов. Она позволяет множеству устройств внутри частной сети обмениваться данными через один общедоступный IP-адрес. При использовании PAT каждому устройству внутри сети присваивается уникальный порт, который используется для идентификации конкретного устройства при передаче данных. Технология Port Address Translation (PAT) предлагает ряд особенностей, которые делают ее полезной и эффективной в сетях компьютеров:

• возможность перевода как IP-адресов, так и портов. Благодаря этому каждое устройство внутри сети может быть однозначно идентифицировано;
• поддержку одновременного соединения нескольких устройств через один общедоступный IP-адрес при использовании различных портов для каждого соединения;
• экономию публичных IP-адресов. Это позволяет использовать ограниченное количество таких адресов для подключения множества устройств внутри частной сети;
• безопасность. В сочетании с файерволом она помогает защитить внутреннюю сеть, скрывая реальные IP-адреса и порты устройств от внешних угроз;
• удобство настройки. Для доступа к интернету со всех устройств внутри сети требуется всего лишь один публичный IP-адрес;
• прозрачность для внешних устройств, с которыми взаимодействуют устройства внутри сети. Для внешних устройств все данные передаются через один общий IP-адрес и уникальный порт;
• гибкость управления трафиком. Это позволяет эффективно управлять потоком данных, изменять порты и перенаправлять трафик на различные устройства внутри сети;
• поддержку различных протоколов, включая TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol).

PAT представляет собой важный инструмент для оптимизации использования публичных IP-адресов, обеспечения безопасности и удобства настройки в сетях компьютеров.

Анализ преимуществ и недостатков технологии NAT

Разбираясь в функционале NAT, можно выявить набор значимых преимуществ, которые этот процесс предлагает при построении сетевых структур. Давайте разберемся, что такое NAT – необходимая технология или пережиток прошлого? Главные достоинства Network Address Translation включают в себя следующие аспекты:

• сохранение зарегистрированной архитектуры адресации, что дает возможность приватизировать внутренние сети;
• усиление связи с интернетом и защиту в сети;
• улучшение сетевой гибкости.

Преимущества NAT

На первый план выходит максимизация адресного пространства. Это удобно, когда один IP-адрес может обслуживать множество устройств. Также NAT способствует повышению сетевой безопасности. Приватные IP-адреса скрыты от внешнего мира, что затрудняет нежелательные вторжения. Кроме этого, NAT облегчает управление сетью, особенно в условиях динамически меняющихся требований.

Недостатки NAT

Его работа может нарушить конечную точку трафика. В связи с этим возможны проблемы с рядом приложений и протоколов. Например, VoIP или FTP – им сложнее работать в условиях NAT. К тому же потребуются затраты на оборудование и его поддержку. Дополнительные расходы возникают по причине того, что иногда NAT может усложнить настройку сети.

Итоги

Взвесив преимущества и недостатки, а также разобрав подробно NAT (что это и в чем может быть полезен), можно сделать вывод, что, несмотря на сложность технологии, она остается незаменимой. Она помогает масштабировать интернет, дополняет механизмы безопасности и позволяет продолжать использовать IPv4, пока принятие IPv6 не станет всеобщим.

Более подробно о технологии NAT и защите информации можно узнать у менеджеров компании «Комрунет». Доверьте безопасность своего предприятия нашим экспертам. Большой опыт работы и знание всех современных технологий позволяют им предлагать наиболее оптимальные решения для каждой конкретной ситуации.