IT2web

Системному администратору Windows Server

Главная --> RRAS --> Что такое NAT ? Виды NAT.

Что такое NAT ? Виды NAT.



Индекс материала
Что такое NAT ? Виды NAT.
NAT
NAT vs Socks
NAT и специализированные прокси глазами сисадмина
NAT, ICS уже встроен во все новые версии Windows
NAT, IPv6, Teredo и Windows Vista
NAT глазами сисадмина провайдерских Linux
Все страницы
Последние годы среди российских сетевых администраторов стихийно возрастает мода на FireWall и NAT. Моё отношение к этим технологиям пользователи Eserv знают еще с середины 90х годов, но иногда такие вопросы о FireWall / NAT задаются новичками, и приходится повторяться. Поэтому около года назад я написал отдельную статью о FireWall, а сегодня настала очередь NAT.


Эпиграф

Хорошее резюме проблемы NAT сделали Google: "NAT devices, increasingly popular in homes and offices, allow multiple machines to share a single Internet address. Consequently, it becomes more and more difficult for applications such as voice chat, which require peers to directly address each other, to make a peer-to-peer connection reliably." (NAT-устройства, популярность которых растет в домах и офисах, позволяют нескольким машинам совместно использовать один интернет-адрес. В результате таким приложениям как голосовой чат, требующим прямой адресации сторон, все сложнее и сложнее создавать надежные соединения точка-точка.)

История NAT

Сначала несколько слов об истории появления необходимости в проксировании / гейтировании / туннелировании в интернете, тогда яснее станут возможности разных подходов и их "иерархия". Как известно, нехватка IP-адресов в 4-байтовом адресном пространстве прогнозировалась еще в начале 90х годов (плюс нехватка денег на аренду адресных блоков в некоторых компаниях . Поэтому уже в марте 1994 г договорились об адресном "сегментировании" общего пространства — выделении для локальных сетей отдельных диапазонов IP-адресов и исключение этих IP-адресов из использования в интернете (http://www.ietf.org/rfc/rfc1597.txt March 1994 Address Allocation for Private Internets; цитата о назначении этого документа "Авторы надеются, что использование этих методов приведет к значительной экономии при выделении IP адресов"). Это решение позволило выделять компаниям небольшие блоки IP-адресов — для их интернет-серверов, а внутри ЛС IP-адреса для собственных нужд выделялись самими компаниями из диапазонов для локальных сетей. В результате интернет-серверы компаний (почтовые и www/ftp) были легко доступны как из интернета, так и из ЛС, и внутри ЛС компьютеры без проблем связывались по таким же IP-протоколам. Но это решение воздвигло барьер между локальными сетями и интернетом: т.к. один и тот же IP-адрес мог использоваться в разных ЛС, и т.к. по этой причине в интернете перестали маршрутизировать пакеты на адресные блоки, выделенные для ЛС. Т.е. фактически "физический барьер" (без перерубаний проводов, чем развлекались в российских банках после первых взломов, и без установки FireWall, чем увлекаются сейчас). Сети стали изолированными, как изолированы задачи в современных операционных системах — у каждой своё адресное пространство. Этот барьер не представлял проблемы для почты, т.к. почтовые серверы предприятий ставились на границе сетей и были видимы и из интернета, и из ЛС. А вот с доступом из ЛС к внешним ресурсам — к ftp и еще только набирающим в те годы популярность http-серверам начались проблемы. Если раньше с любого компьютера можно было напрямую взаимодействовать с сервером, то теперь эта возможность осталась у компьютеров только с реальными интернет-адресами, т.к. в какую ЛС слать ответ на IP-пакет, у которого в обратном адресе стоит локальный IP — роутер определить не сможет.

Простейшее решение этой задачи — подмена обратного адреса на границе сетей — лежало на поверхности и не замедлило опубликоваться: в мае 1994 г., т.е. через два месяца после "раздела сетей" предложили спецификацию NAT: http://www.ietf.org/rfc/rfc1631.txt The IP Network Address Translator (NAT) May 1994 Авторы анонсировали это как "short-term solution", т.е. временное решение указанной проблемы, эдакий "хак", пока не получат распространение нормальные решения. Но, как известно, ничего не бывает столь постояным, как временное ipv6 вопреки ожиданиям быстро не прижился, и все прошедшие 10 лет мы были свидетелями все новых и новых боев на границах ЛС и интернета. NAT получил распространение, т.к. никакого другого приемлемого решения этой проблемы в те годы не было: FTP-клиенты и HTTP-клиенты (браузеры) не успели адаптироваться под под измененную картину мира, не могли работать из ЛС с внешними ресурсами, поэтому чтобы сделать для них границу прозрачной, их просто программно "обманывали" с помощью NAT — все IP-пакеты, адресованные из ЛС наружу, подвергались простейшей обработке на границе: замене обратного IP-адреса на реальный адрес "пограничного" компьютера, и обратной замене во входящих пакетах. Кроме того обычно заменялся и номер порта ЛС-источника, т.к. с разных машин в ЛС пакеты могут исходить с одними и теми же номерами портов. Т.е. транслируются не только IP-адреса, но и номера портов (иногда порт-трансляторы называют отдельной аббревиатурой PAT). В условной классификации NAT подразделяют на "статические, динамические и маскарадинг (masquerading)", но на практике применяется в основном третий тип, он позволяет через один реальный IP адрес обслуживать тысячи соединений из ЛС (в идеале), трансляция портов при этом используется всегда. На NAT-компьютере или роутере+NAT выделяется диапазон портов, используемых для трансляции, например с номерами больше 60000 (чтобы быстрее отличать эти порты от выделенных под собственные нужды этого компьютера) и динамическая таблица текущих сессий/отображений адресов. Каждый проходящий пакет сверяется с этой таблицей по IP и порту и производятся соответствующие подстановки. Технология настолько проста, что сейчас уже все реже можно встретить роутер или кабельный модем без встроенного NAT (и FireWall, столь же примитивного как NAT), причем NAT уже можно обнаружить даже в hub'ах c ценами от $40. Не говоря уж о "бесплатном" NAT, входящем в состав нескольких последних версий Windows под именем "connection sharing" и "совместное использование соединения". Именно доступность, простота понимания/использования и нетребовательность к клиентскому софту, сделали NAT заслуженно популярным.




 

Яндекс.Метрика