За натом что значит

Открываем порты за NAT при помощи NAT-PMP и UPnP IGD

Ранее я много раз слышал, что UPnP каким-то образом умеет самостоятельно открывать порты (производить Port Forwarding на роутере) по запросу от хоста из локальной сети. Однако, то, каким именно образом это происходит, и какие протоколы для этого используются, доселе было покрыто для меня пеленой тумана.

В данной статье я хочу кратко рассказать, как работают два механизма для проброса портов, а именно NAT Port Mapping Protocol и Internet Gateway Device (IGD) Protocol, входящий в набор протоколов UPnP. К своему удивлению я обнаружил, что в рунете информация по данному вопросу более чем скудна, что и сподвигло меня на написание данной заметки.

Для начала приведу краткий FAQ:

Q: Для чего нужны данные протоколы?
A: Для формирования на маршрутизаторе правила проброса определенного TCP/UDP порта (Port Forwarding) не вручную, а «автоматически», т.е. по запросу от хоста во внутренней сети.

Q: Как это реализуется?
A: Устройство за NAT отправляет маршрутизатору запрос с указанием внутреннего и внешнего номеров портов и типа протокола (TCP/UDP). Если указанный внешний порт свободен, маршрутизатор формирует у себя правило трансляции и рапортует запросившему компьютеру об успешном выполнении запроса.

Q: Проводится ли на маршрутизаторе аутентификация/авторизация запросов на открытие порта?
A: Нет, не проводится.

Теперь же рассмотрим работу данных протоколов более подробно (под катом).

Port Mapping Protocol

NAT-PMP описан в RFC 6886. Для своей работы он использует UDP-порт сервера 5351.

Рассмотрим работу протокола на конкретном примере — торрент-клиенте Vuze 5.7 для Windows 7.

Примечание: NAT-PMP во Vuze по умолчанию выключен. Его необходимо активировать в настройках плагинов.

1. Запускаем Wireshark. В строке фильтра вводим nat-pmp
2. Запускам Vuze.
3. Останавливаем перехват пакетов, смотрим результаты.

У меня получилось следующее:

Всего видим 6 пакетов (3 запроса и 3 ответа).

Первые 2 это запрос внешнего адреса маршрутизатора и ответ с указанием этого самого адреса. Не будем на них подробно останавливаться и лучше рассмотрим, как происходит маппинг портов на примере пакетов 3-4.

Здесь мы видим, что запрашивается проброс внешнего UDP порта 48166 на такой же внутренний порт. Интересно, что внутри протокола не указывается адрес хоста, на который должна происходить трансляция (Inside Local в терминологии Cisco). Это означает, что маршрутизатор должен взять адрес источника пакета из IP-заголовка и использовать его в качестве Inside Local.

Параметр Requested Port Mapping Lifetime ожидаемо означает время жизни записи в таблице трансляций.

Как мы видим, маршрутизатор предполагаемо создал запрашиваемую трансляцию и ответил кодом Success. Параметр Seconds Since Start of Epoch означает время с момента инициализации таблицы трансляций (т.е. с момента последней перезагрузки роутера).

Маппинг TCP-портов происходит точно также и отличается только значением поля Opcode.

После того, как приложение прекратило использовать данные порты, оно может послать маршрутизатору запрос на удаление трансляции.
Главное отличие запроса на удаление от запроса на создание заключается в том, что параметр Lifetime устанавливается в ноль.

Вот что произойдет, если мы закроем Vuze.

На этом рассмотрение NAT-PMP закончено, предлагаю перейти к несколько более «мудреному» UPnP IGD.

Internet Group Device Protocol

Для обмена своими сообщениями данный протокол использует SOAP.

Однако, в отличие от NAT-PMP, IGD не использует фиксированный номер порта сервера, поэтому перед тем, как обмениваться сообщениями, нужно сперва этот порт узнать. Делается это при помощи протокола SSDP (данный протокол является частью UPnP и используется для обнаружения сервисов).

Запускаем торрент-клиент. Он формирует SSDP-запрос и отсылает его на мультикастовый адрес 239.255.255.250.

Маршрутизатор формирует ответ и отправляет его уже юникастом:

Внутри ответа мы можем увидеть URL для взаимодействия с маршрутизатором по протоколу IGD.

Далее Vuze подключается к маршрутизатору по указанному URL и получает XML с информацией о данном устройстве, в том числе содержащую набор URI для управления некоторыми функциями маршрутизатора. После того, как нужный URI найден в rootDesc.xml, Vuze отправляет SOAP-запрос на содание NAT-трансляции по найденному URI.

Примечание: до того, как запросить создание трансляции, Vuze заставил маршрутизатор перечислить все имеющиеся Port Forwarding’и. Для чего это было сделано, я могу лишь догадываться.

SOAP-запрос на создание трансляции UDP-порта:

Как говорилось ранее, нужный URI (идет сразу после POST) Vuze взял из rootDesc.xml. Для добавления трансляции используется функция с названием AddPortMapping.

Также можно отметить, что, в противоположность NAT-PMP, Inside Local-адрес указывается внутри самого протокола.

Аналогично NAT-PMP, при закрытии торрент-клиента маппинги проброшенных портов удаляются. Делается это функцией DeletePortMapping:

Можно заметить, что для удаления правила достаточно указать только тип протокола (UDP) и номер внешнего порта, не указывая остальные параметры.

Заключение

В данной статье мы рассмотрели два достаточно простых способа по созданию на домашнем роутере правил Port Forwarding по команде от хоста из локальной сети. Остается лишь отметить, что если вы считаете работу данных протоколов угрозой безопасности вашей домашней сети, то их можно попытаться выключить (хотя, конечно, гораздо лучше доверить вопросы безопасности утилите, которая для этого предназначена — файрволу). В случае моего Zyxel Giga II, на котором, к слову, и проводились все тесты, это делается CLI-командой no service upnp (примечательно, что в веб-интерфейсе опция включения/отключения UPnP отсутствует).

Дом.ru посадил всех за NAT: какие проблемы это принесло и как вернуть нормальный режим работы

Полагаю, многие из вас подключены к сети Интернет через провайдера Дом.ru. Можно по-разному относиться к этому поставщику услуг связи. Я и сам долго был их клиентом, старался бороться с постоянным повышением тарифов, а потом мне это всё надоело и расторг договор, но речь сегодня не об этом.

Не так давно, Дом.ru подключил всем своим абонентам функцию NAT. Особо это не афишировалось и преподнесли они это новшество под видом заботы о безопасности клиентов. На самом же деле, банально не хватает «белых» IP-адресов и мы получаем частные «серые» IP адреса.

Что такое NAT? Это сокращение от Network Address Translation или преобразование сетевых адресов. Если по-простому, то есть частные (домашние) и глобальные (Интернет) сети. В глобальной сети, свободные сетевые адреса давно кончились, потому мы пользуемся частными и NAT позволяет взаимодействовать вашей домашней сети с Интернетом.

Ничего страшного в этом разумеется нет, как таковой NAT вы используете постоянно (любой домашний роутер работает по такому же принципу, раздавая частные сетевые адреса внутри домашней сети). Строго говоря, если у вас есть роутер, то вы и так сидите за NAT. Но в данном случае у нас получается двойное преобразование адресов и это может вызывать проблемы.

При активированном NAT на стороне Дом.ru было замечено, что не работает подключение к видеонаблюдению (нет картинки в довольно популярном приложении SPYMAX, хотя пишет что соединение с камерами установлено). Аналогичным образом не работает VPN подключение по протоколу L2TP — соединение устанавливается, а пакеты не проходят.

Можно долго ковыряться в настройках своего роутера, выискиваю несуществующую проблему у себя, но на самом деле нужно в личном кабинете Дом.ru в разделе «Сервисные настройки» отключить функцию NAT для корректной работы.

Следует заметить, что изменения происходят не тут же после нажатия соответствующей кнопки в личном кабинете, а в течение примерно получаса. Точного времени сказать не могу, это вопрос к техническим специалистам Дом.ru, как они настроили своё оборудование. Так что учитывайте этот момент и не рассчитывайте на мгновенный эффект. Кроме того, роутер желательно перезагрузить.

Подписывайтесь на канал
Яндекс.Дзен и узнавайте первыми о новых материалах, опубликованных на сайте.

Если считаете статью полезной,
не ленитесь ставить лайки и делиться с друзьями.

Комментариев: 2

1. 2021-09-22 в 17:08:19 | Анатолий Спасибо тебе добрый человек! Весь мозг сломал, почему порт прокидываю через роутер, а его из вне не видно! Благодарю!
2. 2021-10-28 в 19:22:31 | Podverta Спасибо! Я с ума сошел просто, у меня пропал доступ ко всему, к сетевому хранилищу, к облаку, к видеонаблюдению, думал проблема у synology, т.к. DSM обновился, но совпало просто. Микротик весь перерыл, смотрю, а у меня серый IP емое. Загуглил и нашел эту статью)))

Как узнать, нахожусь ли я за NAT? (РЕШЕНО)

NAT — это технология, которая позволяет множеству устройств выходить в Интернет используя один и тот же IP адрес. Кстати, в вашей локальной сети, в которой имеется роутер, уже применяется NAT — именно благодаря этому все ваши устройства могут выходить в Глобальную сеть и не нужно каждому из них иметь внешний IP.

Как вы понимаете, это часто используемая технология. Возможно, вы много лет ею пользуетесь, даже не зная про неё. Она действительно приносит очень много пользы, но у неё есть недостаток — она позволяет делать подключения «в одну сторону». То есть если ваш компьютер инициализировал подключение к Интернету, то он отправит его роутеру, роутер сделает две вещи: 1) запомнит, что запрос пришёл с определённого устройства и 2) отправить этот запрос в Интернет. Когда придёт ответ, роутер всё ещё «помнит», что этот запрос был сделан для определённого устройства в локальной сети, и отправит ответ именно этому устройству. И так происходит каждый раз.

Но вот если на роутер придёт новый сетевой запрос из Глобальной сети (не ответ на запрос, а именно новый запрос), то роутер банально не знает, для кого в локальной сети он предназначен (если не настроена переадресация портов). Поэтому с этим поступившим запросом роутер ничего не делает. Многие Интернет-провайдеры также используют NAT. И работа происходит по точно такому же принципу — ваши сетевые запросы уходят в Глобальную сеть и вы без проблем получаете сетевые ответы, но новые запросы из Интернета к вашему компьютеру не могут пройти через NAT.

Поэтому если вы хотите на своём домашнем компьютере запустить сетевой сервис (например, веб-сервер) и хотите, чтобы был доступен из Глобальной сети Интернет, то вам нужно убедиться, что вам компьютер не за NAT сетью Интернет-провайдера.

Как узнать, использует ли мой Интернет-провайдер NAT

На самом деле непросто с полной уверенностью сказать, находится ли компьютер за NAT, но есть косвенные признаки, позволяющие с высокой степенью вероятности утверждать, что Интернет-провайдер применяет NAT для своих пользователей.

Поиск локальных IP адресов в сетевом маршруте

С помощью трассировки маршрута можно узнать, через узлы с какими IP адресами проходит сетевой трафик.

Чтобы запустить трассировку маршрута в Windows откройте команду строку (для этого нажмите Win+x и выберите пункт «Windows PowerShell») и запустите команду:

Test-NetConnection suip.biz -TraceRoute

Для запуска трассировки в Linux запустите команду:

traceroute suip.biz

Если среди IP адресов, через которые проходит сетевой трафик, вы увидите входящие в следующие диапазоны, то скорее всего вы находитесь за NAT:

• 10.0.0.0/8 (10.0.0.0 — 10.255.255.255)
• 172.16.0.0/12 (172.16.0.0 — 172.31.255.255)
• 192.168.0.0/16 (192.168.0.0 — 192.168.255.255)
• 100.64.0.0/10 (100.64.0.0 — 100.127.255.255)

На этом скриншоте сразу два IP адреса из указанных диапазонов: 192.168.1.1 и 10.128.0.1.

192.168.1.1 — это роутер (как было сказано выше, роутер также использует NAT, поэтому если вы подключаете свой компьютер к сети Интернет-провайдера через роутер, то вам нужно настроить проброску (форвардинг) портов.

А другой IP 10.128.0.1 принадлежит локальной сети Интернет-провайдера. Поскольку локальные (приватные) IP адреса являются немаршрутизируемыми, можно с высокой долей вероятности утверждать, что используется NAT.

На следующем скриншоте виден роутер и целых три локальных IP из диапазона 10.0.0.0/8. Опять же можно утверждать, что NAT используется.

На этом скриншоте виден роутер (192.168.1.1), но среди последующих IP отсутствуют локальные. Означает ли это, что Интернет-провайдер не использует NAT? Нет. Если есть присутствуют локальные IP адреса, то почти наверняка NAT есть, но если локальных нет, то NAT может быть, а может отсутствовать.

Поэтому нужно сделать ещё один тест.

Трассировка до себя

Сервис «Трассировка до себя» позволяет косвенно определить что Интернет-провайдер использует NAT.

На странице сервиса вы можете запустить трассировку от сервера до вашего компьютера. Результат трассировки позволит косвенно определить, использует ли ваш Интернет-провайдер NAT.

Если в результатах трассировки показываются все узлы, как на скриншоте ниже, то это означает, что у вас белый (внешний) IP адрес с вероятностью 100%.

Если же трассировка заканчивается строками

25 * * * 26 * * * 27 * * * 28 * * * 29 * * * 30 * * *

как на скриншоте ниже:

То это означает, что скорее всего ваш компьютер находится за NAT.

Но сказанное не всегда верно — трассировка может не показать узлы и по другим причинам, не только из-за NAT.

Заключение

Комбинируя эти два способа, можно с высокой степенью вероятности определять, используется ли NAT в вашем сетевом подключении.

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).

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:

• Внутренний локальный адрес (Inside local address);
• Внутренний глобальный адрес (Inside global address);
• Внешний местный адрес (Outside local address);
• Внешний глобальный адрес (Outside global address);

При определении того, какой тип адреса используется, важно помнить, что терминология NAT всегда применяется с точки зрения устройства с транслированным адресом:

• Внутренний адрес (Inside address) — адрес устройства, которое транслируется NAT;
• Внешний адрес (Outside address) — адрес устройства назначения;
• Локальный адрес (Local address) — это любой адрес, который отображается во внутренней части сети;
• Глобальный адрес (Global address) — это любой адрес, который отображается во внешней части сети;

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.

Внутренний локальный адрес (Inside local address) — адрес источника, видимый из внутренней сети. На рисунке адрес 192.168.1.5 присвоен ПК – это и есть его внутренний локальный адрес.

Внутренний глобальный адрес (Inside global address) — адрес источника, видимый из внешней сети. На рисунке, когда трафик с ПК отправляется на веб-сервер по адресу 208.141.17.4, маршрутизатор переводит внутренний локальный адрес (Inside local address) на внутренний глобальный адрес (Inside global address). В этом случае роутер изменяет адрес источника IPv4 с 192.168.1.5 на 208.141.16.5.

Внешний глобальный адрес (Outside global address) — адрес адресата, видимый из внешней сети. Это глобально маршрутизируемый IPv4-адрес, назначенный хосту в Интернете. На схеме веб-сервер доступен по адресу 208.141.17.4. Чаще всего внешние локальные и внешние глобальные адреса одинаковы.

Внешний локальный адрес (Outside local address) — адрес получателя, видимый из внутренней сети. В этом примере ПК отправляет трафик на веб-сервер по адресу 208.141.17.4

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:

• Статическая адресная трансляция (Static NAT) — сопоставление адресов один к одному между локальными и глобальными адресами;
• Динамическая адресная трансляция (Dynamic NAT) — сопоставление адресов “многие ко многим” между локальными и глобальными адресами;
• Port Address Translation (PAT) — многоадресное сопоставление адресов между локальными и глобальными адресами c использованием портов. Также этот метод известен как NAT Overload;

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.

Адрес источника (Source Address) — это внутренний локальный адрес с добавленным номером порта, назначенным TCP/IP. Адрес назначения (Destination Address) — это внешний локальный адрес с добавленным номером служебного порта. В этом примере порт службы 80: HTTP.

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.

То есть если другой хост может выбрать тот же номер порта 1444. Это приемлемо для внутреннего адреса, потому что хосты имеют уникальные частные IP-адреса. Однако на маршрутизаторе NAT номера портов должны быть изменены — в противном случае пакеты из двух разных хостов выйдут из него с тем же адресом источника. Поэтому PAT назначает следующий доступный порт (1445) на второй адрес хоста.

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:

• NAT сохраняет зарегистрированную схему адресации, разрешая приватизацию интрасетей. При PAT внутренние хосты могут совместно использовать один общедоступный IPv4-адрес для всех внешних коммуникаций. В этом типе конфигурации требуется очень мало внешних адресов для поддержки многих внутренних хостов;
• NAT повышает гибкость соединений с общедоступной сетью. Многочисленные пулы, пулы резервного копирования и пулы балансировки нагрузки могут быть реализованы для обеспечения надежных общедоступных сетевых подключений;
• NAT обеспечивает согласованность для внутренних схем адресации сети. В сети, не использующей частные IPv4-адреса и NAT, изменение общей схемы адресов IPv4 требует переадресации всех хостов в существующей сети. Стоимость переадресации хостов может быть значительной. NAT позволяет существующей частной адресной схеме IPv4 оставаться, позволяя легко изменять новую схему общедоступной адресации. Это означает, что организация может менять провайдеров и не нужно менять ни одного из своих внутренних клиентов;
• NAT обеспечивает сетевую безопасность. Поскольку частные сети не рекламируют свои адреса или внутреннюю топологию, они остаются достаточно надежными при использовании в сочетании с NAT для получения контролируемого внешнего доступа. Однако нужно понимать, что NAT не заменяет фаерволы;

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:

• Один из недостатков использования NAT связан с производительностью сети, особенно для протоколов реального времени, таких как VoIP. NAT увеличивает задержки переключения, потому что перевод каждого адреса IPv4 в заголовках пакетов требует времени;
• Другим недостатком использования NAT является то, что сквозная адресация теряется. Многие интернет-протоколы и приложения зависят от сквозной адресации от источника до места назначения. Некоторые приложения не работают с NAT. Приложения, которые используют физические адреса, а не квалифицированное доменное имя, не доходят до адресатов, которые транслируются через NAT-маршрутизатор. Иногда эту проблему можно избежать, реализуя статические сопоставления NAT;
• Также теряется сквозная трассировка IPv4. Сложнее трассировать пакеты, которые подвергаются многочисленным изменениям адресов пакетов в течение нескольких NAT-переходов, что затрудняет поиск и устранение неполадок;
• Использование NAT также затрудняет протоколы туннелирования, такие как IPsec, поскольку NAT изменяет значения в заголовках, которые мешают проверкам целостности, выполняемым IPsec и другими протоколами туннелирования;
• Службы, требующие инициирования TCP-соединений из внешней сети, или stateless протоколы, например, использующие UDP, могут быть нарушены. Если маршрутизатор NAT не настроен для поддержки таких протоколов, входящие пакеты не могут достичь своего адресата;

Мы разобрали основные принципы работы NAT. Хотите больше? Прочитайте нашу статью по настройке NAT на оборудовании Cisco.