какую функцию выполняет преобразование nat в маршрутизаторе беспроводной связи
NAT: что такое в роутере и как ей пользоваться?
В Интернете встречается много вопросов по поводу NAT, что это такое в роутере, и какие функции выполняет. Простыми словами, это механизм, позволяющий всему оборудованию локальной сети (мобильным устройствам, планшетам, ПК, ноутбукам) использовать только один общедоступный IP адрес для подключения к Интернету. Ниже рассмотрим, в чем особенности этой опции, для чего она необходима, и как правильно ее настроить в маршрутизаторе.
Что такое NAT в роутере
Кратко рассмотрим особенности NAT, и что это в роутере. Расшифровывается как Network Address Translation, а именно «трансляция сетевых адресов». С помощью процесса компьютер или другое оборудование получает доступ к Интернету.
Простыми словами, NAT в роутере (Network Address Translation) — это процесс перевода внутренних (приватных) адресов во внешние. Такая функция применяется всеми маршрутизаторами вне зависимости от установленных настроек и цены.
Многие путают NAT в роутере с фаерволом. Задача Firewall в запрете доступа к ресурсу по конкретному порту, к примеру, UDP или TCP. Он может устанавливаться на любом оборудовании для фильтрации трафика. Что касается NAT, он дает разрешение или запрещает доступ к определенному адресу или диапазону IP внутри сети.
NAT бывает трех видов:
Много вопросов касается еще одного термина — что такое NAT loopback в роутере. Здесь все просто. Если пакет поступает из внутренней сети на IP-адрес, он принимается в качестве внешнего. Это означает, что на него распространяются правила брандмауэра. После прохождения firewall в силу вступает NAT роутера, являющийся неким посредником. В результате удается следующее:
Существует также NAT Traversal, позволяющий сетевым приложениям определить тот факт, что они находятся вне границ устройства. В таких ситуациях NAT применяется для определения IP адреса устройства и сопоставления портов.
Для чего он нужен
Выше мы кратко затронули функции NAT в роутере, что это, и как работает. Но назначение такой технологии заслуживает более глубокого изучения. При проектировании сети подразумевается применение локальных IP-адресов, которые используются внутри компании или площадки для локального взаимодействия. Иными словами, они не маршрутизируются во «всемирной паутине». Для обращения к устройствам вне локальной платформы приватный адрес необходимо перевести в публичный. Для этого и существует NAT.
Благодаря действию такой функции, устройство с персональным адресом IPv4 может подавать запросы вне частной интернет-сети. Дополнительное преимущество механизма состоит в обеспечении конфиденциальности и безопасности. На практике маршрутизаторы NAT могут настраиваться с одним или группой общедоступных адресов (пулом NAT). Как только оборудование вышло во внешнюю интернет-сеть, роутер с поддержкой технологии переводит внутренний адрес в общедоступный. При этом маршрутизатор NAT, как правило, функционирует на границе Stub (тупиковой) сети, имеющей одно соединение (вход/выход).
С помощь NAT все устройства, подключенные к интернет-сети, используют один IP-адрес внешнего интерфейса. Простыми словами, сетевые пакеты корректируются и в них происходит подмена IP-адреса источника и назначения.
Подводя промежуточные итоги, можно выделить следующие особенности NAT в роутере:
С помощью NAT частная сеть подключается к Интернету через общий публичный IP, которые выдается провайдером, а ресурс адресов тратится более экономично. Кроме того, применение опции важно с позиции безопасности. В частности, можно скрыть локалку от пользователей из вне, что исключает несанкционированный доступ.
Как пользоваться функцией NAT
С учетом сказанного возникает вопрос, как открыть NAT для своего роутера. В большинстве случаев опция включена по умолчанию. Если это не так, необходима ее активация и дополнительная настройка. Алгоритм действий следующий:
Для каждого роутера принципы включения NAT могут отличаться. К примеру, в Zyxel необходимо войти в настройки маршрутизатора, перейти в раздел Network — Routing, а там в Policy routing, Здесь будет тумблер, позволяющий включить службу. Далее задаются настройки в группе Criteria. Если необходимо отключить NAT в роутере, проделайте рассмотренные выше шаги и деактивируйте службу. В качестве альтернативы отключению можно перевести маршрутизатор в другой режим работы.
Если возникает необходимость изменения типа NAT, войдите в настройки роутера, посмотрите IP и настройки сетевого подключения. После этого звоните провайдеру для получения помощи в перенастройке на нужный тип.
Плюсы и минусы использования
Перед тем как отключить NAT на роутере или до включения функции обратите внимание на ее плюсы и минусы.
Если говорить в целом, технологию NAT в роутере трудно переоценить. С ее помощью обеспечивается удобство выхода в Интернет, гарантируется безопасность подключения и гибкость настройки. При этом решение о включении и отключении режима необходимо принимать самостоятельно.
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.
Полный курс по Сетевым Технологиям
В курсе тебя ждет концентрат ТОП 15 навыков, которые обязан знать ведущий инженер или senior Network Operation Engineer
Технология преобразования сетевых адресов (NAT)
Одной из проблем в развитии сетей является ограниченное количество существующих IPv4 адресов — их около 4,3 миллиарда. С повсеместным распространением интернета и взрывообразным ростом количества пользователей, стало очевидно, что этого недостаточно. Возникла потребность в инструменте, способном решить эту проблему (по крайней мере до момента, когда будут внедрены IPv6) — и одним из таких инструментов стала технология NAT (Network Address Translation).
Что такое NAT
При проектировании сетей обычно применяются частные IP-адреса 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 и 192.168.0.0/16. Их используют внутри сети площадки или организации для поддержания локального взаимодействия между устройствами, а не для маршрутизации во всемирной сети. Чтобы устройство с адресом IPv4 могло обратиться к другим устройствам или ресурсам через интернет, его частный адрес должен быть преобразован в публичный и общедоступный. Такое преобразование — это главное, что делает NAT, специальный механизм преобразования приватных адресов в общедоступные.
Поддержка NAT в сочетании с приватными IPv4 адресами стала эффективным способом сохранения общедоступных адресов IPv4. Механизм дает возможность многочисленным устройствам, каждое из которых имеет собственный приватный адрес, использовать единый общедоступный адрес IPv4. Дополнительным плюсом NAT является повышение уровня безопасности и конфиденциальности сети, за счет того, что он скрывает приватные адреса IPv4.
Маршрутизатор NAT можно настроить с одним или несколькими общедоступными IPv4-адресами, которые называют пулом NAT. При отправке трафика устройством из внутренней сети во внешнюю сеть, маршрутизатор преобразует его внутренний IPv4-адрес в один из адресов, входящих в состав пула. В результате действия такого механизма весь, исходящий из сети трафик внешние устройства «видят» с общедоступным адресом IPv4, который можно назвать NAT IP адресом.
Действие маршрутизатора NAT осуществляется на границе тупиковой сети, получившей название Stub-сети. Она связана с соседней сетью одним соединением, имеет один вход и один выход. При установлении связи между устройствами внутри и снаружи Stub-сети пакет отправляется пограничному маршрутизатору, который исполняет процесс NAT. В результате этого процесса внутренний приватный адрес устройства преобразуется в публичный наружный адрес, поддающийся маршрутизации.
Терминология NAT
В соответствии с принятой терминологией NAT внутренняя сеть понимается как набор сетей, которые подлежат терминологии. Под внешней понимают все другие сети.
Чтобы определить, что такое NAT-адрес, нужно учитывать его нахождение в частной сети или в интернете, а также тип трафика (входящий или исходящий). В зависимости от этих факторов устанавливаются следующие четыре обозначения:
Нужно учитывать, что терминология NAT всегда строится с позиции устройства с транслируемым адресом.
Типы NAT
Для понимания, что такое NAT в сети, необходимо разобраться с классификацией трансляции. В частности, по способу сопоставления адресов, бывают такие типы трансляции NAT:
Рассмотрим подробнее, что такое каждый из этих типов NAT.
Статический NAT
Этот тип NAT использует принцип «один к одному» при сопоставлении локальных и глобальных адресов. Настройки сопоставлений, установленные сетевым администратором, остаются неизменными. При отправке сетевыми устройствами трафика в интернет выполняется преобразование их внутренних локальных адресов в настроенные администратором глобальные внутренние адреса. Для внешних сетей устройства, которые работают во внутренней сети со статическим NAT, имеют общедоступные адреса IPv4.
Static NAT Type — это то, что хорошо подходит для веб-серверов, а также для устройств, которым необходим доступный из интернета согласованный адрес. Реализация статистического NAT требует наличия числа общедоступных адресов, достаточного для удовлетворения общего числа одновременных пользовательских сеансов.
Пример статической NAT таблицы:
Inside Local Address
Inside Global Adress
Динамический NAT
Тип динамического NAT работает с пулом публичных адресов, которые назначаются на основе принципа «первым пришел, первым обслужен». При запросе внутренним устройством доступа к интернету динамическим NAT производится назначение из пула общедоступного адреса IPv4. Как и в случае со статическим, для динамического типа NAT необходимо достаточное число общедоступных адресов, чтобы удовлетворить совокупное число одновременных пользовательских сеансов.
Пример динамической NAT таблицы:
Inside Local Address
Inside Global Adress
Port Address Translation (PAT)
Это наиболее распространенный тип NAT. При использовании Port Address Translation NAT подключение осуществляет трансляцию нескольких приватных адресов на один или несколько общедоступных. Этот принцип используется в большинстве маршрутизаторов, которые устанавливаются дома у частных абонентов. Адрес назначается провайдером маршрутизатором. При этом одновременный доступ к интернету могут получать несколько домашних пользователей.
Применение PAT позволяет сопоставлять несколько адресов с одним или несколькими. Это возможно благодаря отслеживанию каждого приватного адреса по номеру порта. После начала сеанса TCP/IP устройство генерирует номер порта источника TCP или UDP, что позволяет идентифицировать сеанс. При получении пакета от клиента NAT-маршрутизатором, он однозначно идентифицирует перевод NAT, используя номер собственного исходного порта. Схема PAT гарантирует использование разных портов TCP устройствами для каждого сеанса. При поступлении ответа от сервера при этом типе NAT номер порта источника уже используется как номер порта получателя. Это позволяет маршрутизатору однозначно правильно передавать пакеты.
Маршрутизатор выполняет обработку каждого пакета и определяет устройство, с которого он выслан, используя номер порта. Адресом источника (Source Address) в этой схеме будет локальный адрес устройства с добавлением номера порта, который был назначен TCP/IP. Адресом назначения (Destination Address) при использовании TAP будет внешний локальный адрес с добавлением номера служебного порта, например, порта службы 80: HTTP. При ответе веб-сервера производится обратная трансформация адресов.
Часто на маршрутизаторе порты клиента изменяются, поскольку ранее назначенные порты могут закрепляться за другими работающими сеансами. В процессе NAT сессии PAT стремится сохранить исходный порт источника. Если же этот порт уже занят, выполняется назначение первого из доступных номеров. Поиск свободного номера начинается с начала группы портов 0–511, 512–1023 или 1024–65535. В случае если свободных портов не остается и имеется больше одного внешнего адреса в пуле адресов, PAT переходит на новый адрес для поиска исходного порта источника.
Между традиционным NAT и PAT есть существенные отличия. NAT осуществляет перевод IPv4-адреса на основе принципа «один к одному» между приватными и общедоступными IPv4-адресами. С другой стороны, PAT трансформирует и адрес, и номер порта. Перенаправление входящих пакетов в NAT интернете выполняется на заданный хостом IP-адрес источника. В схеме PAT предусматривается только один или небольшое число публично открытых адресов IPv4, поэтому перенаправление входящих данных осуществляется на основе NAT таблицы маршрутизатора.
Преимущества и недостатки NAT
Понимая, как работает NAT, можно выделить комплекс серьезных преимуществ, которые предоставляет этот механизм при организации сетей. В том числе к основным плюсам относятся такие свойства Network Address Translation:
Особенностью NAT является организация прямого взаимодействия хостов в интернете с устройством, поддерживающим Network Address Translation, а не с фактическим хостом в локальной сети.
Тут выявляются некоторые недостатки механизма, в том числе:
В то же время NAT остается эффективным и удобным механизмом, применяемым для организации работы сетей с использованием адресов IPv4.