Трансляція мережевих адрес

Використання трансляції мережевих адрес визначене документом RFC 1631. NAT працює на рівні раутера як агент між внутрішньою (локальною) і зовнішньою (глобальною) мережами і допомагає зберігати адресний простір, оскільки принципово потрібна лише одна унікальна IP-адреса, щоб репрезентувати цілу групу станцій. NAT часто використовується зі спеціальною групою приватних IP-адрес (див. табл. 3.4), однак може працювати з довільною схемою адресації IP. В основному NAT здійснює трансляцію (відображення) IP-адрес, встановлюючи їх відповідність одна одній (так звана схема 11) або відповідність багатьох адрес одній (схема n1). Відображення внутрішньої (локальної) IP-адреси на зовнішню (глобальну) адресу означає, що внутрішня IP-адреса замінюється відповідною зовнішньою і навпаки.

Внутрішня мережа – це звичайно локальна мережа організації (LAN), яку прийнято називати доменом-відгалуженням (stub domain). Організація має блок IP-адрес від свого надавача послуг Internet (ISP). Цей блок містить зареєстровані в IANA унікальні IP-адреси, які прийнято називати внутрішніми глобальними адресами (inside global address - IG). Внутрішні глобальні адреси використовуються окремими станціями з домену-відгалуження, які систематично комунікуються з зовнішніми мережами, і не потребують трансляції адрес. Станції, які мають незареєстровані IP-адреси, обов’язково мусять застосовувати NAT для комунікації з зовнішнім світом. Ці незареєстровані (приватні) IP-адреси ділять на дві групи. Менша група – зовнішні локальні адреси (outside local address - OL) використовується раутером NAT. Друга, значно більша група, відома як внутрішні локальні адреси (inside local address - IL) використовується тільки всередині домену-відгалуження. Більшість станцій в домені-відгалуженні комунікуються між собою з використанням внутрішніх локальних адрес. Зовнішні локальні адреси застосовуються для трансляції зареєстрованих унікальних IP-адрес, тобто зовнішніх глобальних адрес (outside global address - OG) пристроїв зовнішньої (глобальної) мережі.

• Внутрішня локальна адреса (Inside Local – IL) – IP-адреса, призначена станції, розміщеній у внутрішній мережі. Такі адреси можуть бути глобально унікальними, виділеними з приватного адресного простору, визначеного RFC 1918, або можуть бути офіційно виділені деякій іншій організації.

• Внутрішня глобальна адреса (Inside Global – IG) – IP-адреса внутрішньої станції, якою вона виявляється назовні. Такі адреси також можуть бути виділені з приватного адресного простору, визначеного RFC 1918, або можуть бути офіційно виділені іншій організації, або бути виділеними з глобально-унікального адресного простору, що звичайно забезпечують ISP (якщо організація під’єднана до Internet.

• Зовнішня локальна адреса (Outside Local - OL) – IP-адреса зовнішньої станції, якою вона виявляється у внутрішній мережі. Ці адреси (за побажанням) можуть бути виділені з приватного адресного простору RFC 1918.

• Зовнішня глобальна адреса (Outside Global – OG) – IP-адреса, призначена станції, розташованій у зовнішній мережі.

NAT може бути сконфігурована різним чином. Для зрозуміння суті трансляції мережевих адрес розглянемо типову ситуацію використання різних IP-адрес в локальній мережі одної організації, коли раутер NAT сконфігурований для трансляції незареєстрованих (внутрішніх) IP-адрес у зареєстровані (зовнішні) IP-адреси.

• Якщо станція з домену-відгалуження має внутрішню локальну IP-адресу і потребує комунікуватися з зовнішніми мережами, то пакет висилається до раутера NAT.

• Раутер NAT перевіряє свою таблицю раутінгу для встановлення наявності входу для адреси призначення. Якщо такий вхід наявний, то раутер транслює адресу пакету і створює вхід для неї в таблиці трансляції адрес. Якщо адреса призначення відсутня в таблиці раутінгу, то пакет знищується.

• Раутер висилає пакет до призначення, вживаючи внутрішню глобальну адресу.

• Якщо станція з публічної мережі висилає пакет до приватної мережі, то адреса джерела – це зовнішня глобальна адреса, а адреса призначення – внутрішня глобальна адреса станції-призначення в домені-відгалуженні.

• Отримавши такий пакет, раутер NAT визначає наявність цієї внутрішньої глобальної адреси в таблиці трансляції адрес.

• Раутер транслює внутрішню глобальну адресу пакету у внутрішню локальну адресу станції-призначення і висилає пакет до цієї станції.

Трансляція мережевих адрес включає такі кроки:

• IP-адреса в заголовку IP-пакету замінюється новою внутрішньою або зовнішньою адресою. Номер порта в заголовку пакету TCP або UDP замінюється новим портом, якщо потрібна трансляція номерів портів.

• Контрольна сума IP-пакету перераховується і контролюється на цілісність.

• Контрольна сума заголовка TCP також перераховується, оскільки вона обчислюється з використанням нової внутрішньої або зовнішньої IP-адреси, нового номера порта (якщо він використовується) і корисного навантаження (при його наявності).

Існують два типи NAT – статична і динамічна. Вони можуть застосовуватися сумісно. Якщо використосується TCP або UDP, то NAT може також здійснювати трансляцію номерів портів (PAT) і ця трансляція також може відбуватися статично або динамічно.