Tехнология NAT – описание и принципы работы

В этой статье мы постараемся объяснить в общих чертах механизм работы технологии NAT, а также причины ее возникновения.

В 90-х годах прошлого столетия стало очевидно, что дефицит IP-адресов в адресном пространстве глобальной сети не за горами. Количество отдельных «хостов», подключенных к Интернету росло и продолжает расти быстрыми темпами. Назрела необходимость каким-то образом обеспечить доступ к глобальным ресурсам всё большему количеству компьютеров и одновременно упростить их индексацию.

В 1994-м году группой разработчиков сетевых технологий Network Working Group был предложен метод, с помощью которого решалась задача экономии IP-адресов. В этом документе участники группы NWG опубликовали описание, как актуальности, так и возможного решения проблемы с помощью объединения отдельных IP-адресов в группы.

В том же году была разработана технология NAT (Network Address Translation - преобразование сетевых адресов). Подробное описание принципов работы NAT вы найдете по этому адресу. И хотя разработчики заявили, что NAT временное решение проблемы, технология прижилась, не смотря на некоторые свои недостатки.

Внедрение NAT позволяет решить следующие вопросы.

• Обеспечение корпоративных и частных локальных сетей большим количеством внутренних IP-адресов. При этом не возникает конфликтов между одинаковыми IP-адресами разных организаций.
• Обеспечение безопасности всех узлов локальной сети, путем скрытия внутренних IP-адресов от внешней сети. Своего рода FireWall.
• Организация доступа к Интернету всем компьютерам локальной сети через единый шлюз, используя единственный IP-адрес.

Современные реализации NAT позволяют решать многие другие задачи касающиеся администрирования сетей, например: контроль и учет трафика конечных пользователей Интернета, мониторинг и ведение статистики. В Windows XP также встроена своя реализация механизма преобразования сетевых адресов. Аппаратная реализация NAT применяется в ADSL-модемах, различных маршрутизаторах и коммутаторах.

Основные принципы работы технологии NAT заключаются в следующем. В модуль NAT встроена таблица, которая ведет запись о каждом соединении. В ней содержатся IP-адреса и номера портов источников и приемников пакетов информации. С помощью этой таблицы NAT преобразовывает адреса. Для прояснения работы NAT рассмотрим следующий пример.

Есть локальная сеть с одним общим выходом в Интернет. Один из компьютеров устанавливает соединение. Связь проходит через маршрутизатор. Адрес компьютера - 10.78.78.4, порт - 777. Адрес WWW-сервера - 192.155.28.28, порт - 44. Маршрутизатор использует единый для всех «хостов» локальной сети адрес - 10.78.78.1. Пакет, проходя через NAT от локального компьютера к веб-серверу меняет свой адрес с 10.78.78.4 на 10.78.78.1 и порт с 777 на 242, например (для каждого соединения NAT открывает свой порт). В таблице NAT добавляется запись о пакете - IP-адрес и номер порта. Пакет отсылается на удаленный сервер. Обратный пакет содержит адрес получения 10.78.78.1 и порт 242. В таблице NAT происходит поиск данных, соответствующих соединению через порт 242, затем пакет получает IP-адрес компьютера 10.78.78.4 и порт 777 и доставляется до места назначения.

Многие программы раньше не использовали технологию NAT для соединения с глобальной сетью, из-за чего возникали трудности. Несмотря на это, метод получил распространение  и постоянно совершенствуется его программная и аппаратная реализация. Наверняка, со временем и NAT уступит свое место более универсальным и продвинутым механизмам, ведь Интернет-технологии развиваются в бешеном ритме.