Всем привет! Сегодня мы поговорим про то, что же такое NAT в роутере. Как вы, наверное, все знаете, большинство адресов в интернете использует IPv4 версию. Эти адреса имеют диапазон от 0.0.0.0 до 255.255.255.255. Если подсчитать, то у нас есть больше 4-х миллиардов айпишников. Вроде бы достаточно много, но на деле с ростом клиентов интернета свободных адресов почти уже не осталось. Приплюсуем сюда тот факт, что многие IP зарезервированы, а на планете активно развивается мобильный интернет, который забирает львиную долю IPv4.
Но как получается всем подключаться к интернету и не оставаться в стороне? – Для этих целей и используется NAT (Network Address Translation – трансляция сетевых адресов). А теперь о самой сетевой технологии более подробно в статье.
Что такое NAT и как работает и зачем он нужен
Если у вас есть дома роутер, то вы уже используете технологию NAT. Чтобы вам было понятнее для чего она нужна, давайте рассмотрим простой пример. Представим, что вам нужно в квартиру провести интернет. Вы звоните провайдеру, он приходит и прокидывает вам кабель. Помимо всего, чтобы работать в глобальной сети вам нужен внешний айпишник, его также предоставляет только провайдер.
Конечно вы можете воткнуть кабель в ноутбук или компьютер, тогда никакого NAT (в вашей квартире) не будет, так как ваш комп будет напрямую подключен к интернету сети. Но если помимо вас, интернетом хотят пользоваться и другие жильцы квартиры, то вам нужно установить Wi-Fi роутер. Не будете же вы каждому жителю проводить интернет-кабель и отдельно платить за каждого.
Кабель подключается к выделенному WAN порту. Далее к роутеру уже можно подключить телефоны, планшеты, ноутбуки, компьютеры, телевизоры и многое другое. Маршрутизатор выступает неким шлюзом между вашей домашней и глобальной интернет сетью.
Роутер каждому устройству дома выдает свой локальный IP. Например:
- 192.168.1.10 – Компьютер папы.
- 192.168.1.11 – Телефон сына.
- 192.168.1.12 – Планшет жены.
- 192.168.1.13 – ноутбук дочери.
Шлюз, он же роутер, имеет сразу два адреса:
- Внутренний – 192.168.1.1
- Внешний – его выдает провайдер и он может иметь любой вид. Например, 175.67.87.223.
Все жители квартиры сразу могут иметь доступ к интернету с одного внешнего адреса за счет роутера. Как я уже и говорил, таких внешних айпишников в интернете очень мало – всего 4 294 967 296.
NAT – это технология, которая позволяет переводить вот такие вот локальные адреса во внешние и получать ответ из интернета. В итоге каждый житель квартиры, находясь внутри локальной сети, и используя за счет роутера внешний IP – может выходить в интернет.
Если говорить грубо, то NAT – это как дверь в квартире, каждый может её использовать, чтобы выйти в открытый мир. В итоге пользователей в интернете становится куда больше чем 4 миллиарда, но количество самих адресов остается всегда одним и тем же.
NAT позволяет скрывать внутренние айпишники от интернета, и их никто не сможет увидеть. Это мы рассмотрели случай, когда подключена небольшая семья. А представим, что нужно подключить офис из сотни или даже тысячи человек. Для организации просто не целесообразно подключать каждому пользователю свой интернет с внешним IP. Да и это не нужно. Достаточно использовать маршрутизатор, в котором уже по умолчанию будет работать NAT.
Схема достаточно простая, давайте рассмотрим пример.
- Компьютер из домашней сети с ИП 192.168.1.10 отправил запрос на какой-то сайт.
- Запрос пришел на роутер (192.168.1.1).
- Роутер не может использовать свой локальный адрес, поэтому переводит запрос и использует внешний адрес.
- Сайт получает запрос с внешним IP и на него отсылает ответ.
- Роутер принимает ответ от сайта, и уже отправляет его на компьютер, но уже используя внутренний айпишник.
Как видите, NAT постоянно переводит внутренний адрес во внешний и обратно. Если локальная сеть имеет только один выходной маршрутизатор, который может быть связан с внешней сетью, то такую сеть называют Stub сетью.
Термины NAT
В сфере NAT есть различная терминология, которую вы можете встретить в настройках маршрутизатора или на схемах подключения.
Есть 4 вида NAT адресов:
- Insidelocal – внутренний локальный адрес, который прописывается в первичном запросе от клиента.
- Insideglobal – внешний айпишник роутера.
- Outsidelocal – внутренний глобальный адрес сервера в интернете. Внутренний он, потому что он прописывается в первичном запросе от компьютера во внутренней сети.
- Outsideglobal – внешний глобальный. IP запроса на конечный сервер, который записан во внешнем запросе от роутера.
Пока ничего не понятно? Сейчас постараюсь рассказать на примере. Давайте рассмотрим пример NAT адресации. Смотрим на картинку ниже.
- У нас есть компьютер с (Inside Local) адресом 192.168.0.30, который находится с домашней сети.
- Он посылает запрос на сервер с (Outside Local) адресом 246.10.79.235.
- Маршрутизатор принимает ответ и переводит запрос:
(Inside Local) 192.168.0.30 -> (Outside Local) 246.10.79.235
В
(Inside Global) 135.87.99.202 -> (Outside Global) 246.10.79.235
- Когда сервер получает запрос, он отсылает ответ и все запросы переделываются в обратном порядке. Чтобы роутеру было понятно от кого пришел ответ и кому отправить запрос, он все данные записывает в свою таблицу маршрутизации.
Типы NAT
Статический (Static) NAT
Статический NAT – это когда у каждого локального внутреннего адреса, есть свой глобальный адрес. Часто используется для Web-серверов. Весь трафик при этом проходит аналогично через один узел, и у каждого устройства есть свой как локальный, так и глобальный IP.
Динамический (Dynamic) NAT
У нас есть пул внутренних айпишников, который постоянно присваивается разные глобальные внешние адреса. Внешние IP присваиваются по принципу, какой есть свободный, тот и назначается маршрутизатором. Очень часто используется в городских сетях провайдерами, именно поэтому ваши глобальные IP постоянно меняются. Чтобы немного расширить эту тему, советую более подробно почитать про белые и серые IP.
PAT (Port Address Translation)
Самая популярная форма NAT. Про неё я в самом начале и говорил. Когда нескольким локальным адресам назначается один глобальный. То есть когда вся семья, грубо говоря, использует один внешний IP. Чтобы маршрутизатор понял, кому именно посылать ответ от сервера, на который ранее был запрос, он использует в своем запросе номер порта. И по нему отсылает ответ нужному локальному пользователю.
Посмотрите на картинку выше. Как видите при запросе на выделенный сервер, помимо того, что роутер переводит адреса, он еще в запросе добавляет номер порта. То есть ответ от сервера также имеет этот порт, который потом уже используется для того, чтобы ответ получил нужный компьютер.
Плюсы и минусы IP NAT
- Офисы, а также домашние сети при большом количестве клиентов могут использовать всего один или несколько внешних интернет-адресов.
- Повышается надежность локальной сети, где контроль за пропускной способностью и трафиком отслеживает роутер.
- Снижает стоимость, которая нужна для приобретения внешних IP.
- Контроль внешнего и внутреннего доступа к обоим сетям.
- Увеличивается задержка запроса, так как маршрутизатору нужно постоянно делать NAT перевод адресов.
- В больших сетях, где идет многоуровневая NAT адресация, сложно найти место поломки, так как IP постоянно изменяется.
Видео
Если вам что-то было не понятно, или вам лень читать, то советую посмотреть это полезное видео.
Как настроить и включить NAT на роутере
Стандартный NAT уже работает в режиме PAT и его настраивать не нужно. То есть вы просто настраиваете интернет и Wi-Fi на маршрутизаторе. Другой вопрос, если дома вы решили организовать Web, игровой или почтовый сервер. А быть может вы хотите подключить камеры видеонаблюдения и следить за домом или квартирой, отдыхая на Бали. Вот тут нам понадобится проброс портов – об смотрите статью про порты. Там коротко рассказано, что такое порты, для чего они нужны и как их пробросить.