ประเภทการเชื่อมต่อ nat วิธีตั้งค่าการเชื่อมต่อ NAT และ IP แบบคงที่บน PS4 ตัวเลือกการเชื่อมต่อผ่าน NAT

และคุณดูผ่านหน้าของเว็บไซต์ มีโอกาสที่ดีที่คุณกำลังใช้ Network Address Translation (NAT) อยู่ในขณะนี้

ไม่มีใครสามารถคาดการณ์การเติบโตของอินเทอร์เน็ตอย่างที่เราเห็นในปัจจุบันได้ แม้ว่าจะไม่ทราบขนาดที่แน่นอน แต่การประมาณการระบุว่ามีโหนดที่ใช้งานอยู่ประมาณ 100 ล้านโหนดและมีผู้ใช้บนอินเทอร์เน็ตมากกว่า 350 ล้านคน อัตราการเติบโตของอินเทอร์เน็ตมีขนาดเพิ่มขึ้นสองเท่าทุกปี

การแปลที่อยู่เครือข่ายเกี่ยวข้องกับขนาดของอินเทอร์เน็ตอย่างไร ตรงที่สุด! เพื่อให้คอมพิวเตอร์เครื่องนี้สามารถสื่อสารกับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นและเว็บเซิร์ฟเวอร์ผ่านทางอินเทอร์เน็ตได้ คอมพิวเตอร์จะต้องมีที่อยู่ IP ของตัวเอง ที่อยู่ IP (IP ย่อมาจาก Internet Protocol) เป็นหมายเลข 32 บิตที่ไม่ซ้ำกันซึ่งระบุตำแหน่งของคอมพิวเตอร์ที่กำหนดบนเครือข่าย โดยพื้นฐานแล้ว มันจะทำงานเหมือนกับที่อยู่บ้านของคุณ - เป็นวิธีค้นหาตำแหน่งที่แน่นอนของคอมพิวเตอร์ของคุณและส่งข้อมูลให้กับคุณ

ที่อยู่ IP

เมื่อที่อยู่ IP ปรากฏขึ้นครั้งแรก ทุกคนเชื่อว่ามีที่อยู่เพียงพอที่จะสนองความต้องการใดๆ ตามทฤษฎีแล้ว อาจมีที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกันทั้งหมด 4,294,967,296 ที่อยู่ (232) จำนวนที่อยู่จริงที่พร้อมใช้งานค่อนข้างต่ำกว่า (ประมาณระหว่าง 3.2 ถึง 3.3 พันล้าน) เนื่องจากวิธีการจัดที่อยู่ออกเป็นคลาสต่างๆ และความจริงที่ว่าที่อยู่บางแห่งถูกสงวนไว้สำหรับมัลติคาสต์ การทดสอบ และความต้องการพิเศษอื่นๆ

ในบริบทของการเติบโตอย่างรวดเร็วของอินเทอร์เน็ต การเติบโตของเครือข่ายในบ้านและองค์กร ที่อยู่ IP ที่มีอยู่ไม่เพียงพอ วิธีแก้ปัญหาที่ชัดเจนคือเปลี่ยนรูปแบบที่อยู่เพื่อให้มีที่อยู่มากขึ้น ระบบดังกล่าวกำลังเปิดตัว (เรียกว่า IPv6) แต่อาจต้องใช้เวลาหลายปีในการดำเนินการเนื่องจากต้องมีการอัพเกรดโครงสร้างอินเทอร์เน็ตทั้งหมด

ระบบ NAT (RFC 1631) มาช่วยแล้ว การแปลที่อยู่เครือข่ายทำให้อุปกรณ์เครื่องเดียว เช่น เราเตอร์ ทำหน้าที่เป็นตัวกลางระหว่างอินเทอร์เน็ต (หรือ "เครือข่ายสาธารณะ") และเครือข่ายท้องถิ่น (หรือ "ส่วนตัว") ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องมีที่อยู่ IP ที่ไม่ซ้ำกันเพียงที่อยู่เดียวเท่านั้นจึงจะเป็นตัวแทนของคอมพิวเตอร์ทั้งกลุ่มได้

อย่างไรก็ตาม การไม่มีที่อยู่ IP เป็นเพียงเหตุผลหนึ่งว่าทำไมจึงใช้ NAT บทความของเราเน้นถึงข้อดีและคุณสมบัติของระบบนี้ ก่อนอื่น เรามาดูกันดีกว่าว่า NAT คืออะไร และระบบนี้ทำงานอย่างไร...

ระบบ NAT ทำงานอย่างไร

ระบบ NAT ก็เปรียบเสมือนเลขานุการในสำนักงานขนาดใหญ่ สมมติว่าคุณให้คำแนะนำแก่เขาว่าอย่าเชื่อมต่อคุณกับใครก็ตามที่โทรมาจนกว่าคุณจะอนุญาตให้ดำเนินการดังกล่าว หลังจากนั้น คุณโทรหาผู้มีโอกาสเป็นลูกค้าและฝากข้อความไว้เพื่อให้พวกเขาโทรกลับ คุณบอกเลขาว่าคุณคาดหวังว่าจะได้รับโทรศัพท์จากลูกค้า และสั่งให้เขาทำการเชื่อมต่อเมื่อเขาโทรมา

ลูกค้ากดหมายเลขโทรศัพท์หลักของสำนักงานเนื่องจากเป็นหมายเลขเดียวที่เขารู้ ลูกค้าบอกเลขานุการว่าเขาต้องการติดต่อคุณ เลขานุการจะตรวจสอบตารางค้นหาซึ่งจะแสดงชื่อของคุณและหมายเลขต่อโทรศัพท์ของคุณ พนักงานต้อนรับรู้ว่าคุณอนุญาตให้ลูกค้าโทรเข้าได้ ดังนั้นเขาจึงสลับผู้โทรไปที่หมายเลขต่อของคุณ

ระบบการแปลที่อยู่เครือข่าย

ระบบการแปลที่อยู่เครือข่ายที่พัฒนาโดย Cisco ใช้งานโดยอุปกรณ์ (เราเตอร์หรือคอมพิวเตอร์) ที่เชื่อมต่อเครือข่ายภายในกับส่วนอื่นๆ ของโลก การแปลที่อยู่เครือข่ายอาจมีหลายรูปแบบและทำงานได้หลายวิธี:

  • การแปลที่อยู่เครือข่ายแบบคงที่คือการแปลงที่อยู่ IP ที่ไม่ได้ลงทะเบียนไปเป็นที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียนแบบหนึ่งต่อหนึ่ง มีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อคุณต้องการเข้าถึงอุปกรณ์จากนอกเครือข่ายท้องถิ่น
  • การแปลที่อยู่เครือข่ายแบบไดนามิก - แปลงที่อยู่ IP ที่ไม่ได้ลงทะเบียนเป็นที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียนจากกลุ่มที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียน
  • การโอเวอร์โหลดเป็นรูปแบบหนึ่งของการแปลแบบไดนามิกที่แปลงที่อยู่ IP ที่ไม่ได้ลงทะเบียนจำนวนมากให้เป็นที่อยู่ที่ลงทะเบียนเดียวโดยใช้พอร์ตที่แตกต่างกัน ขั้นตอนนี้เรียกอีกอย่างว่า PAT (การแปลที่อยู่พอร์ต), unicast NAT หรือ NAT แบบมัลติเพล็กซ์ที่ระดับพอร์ต
  • การจับคู่ - เมื่อที่อยู่ที่ใช้ในเครือข่ายของคุณเป็นที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียนซึ่งใช้ในเครือข่ายอื่น เราเตอร์จะต้องรักษาตารางการแปลของที่อยู่เหล่านั้น สกัดกั้นที่อยู่เหล่านั้น และแทนที่ด้วยที่อยู่ IP ที่ไม่ซ้ำกันที่ลงทะเบียนไว้ สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าเราเตอร์ NAT จะต้องแปลที่อยู่ "ภายใน" เป็นที่อยู่เฉพาะที่ลงทะเบียน เช่นเดียวกับที่อยู่ที่ลงทะเบียน "ภายนอก" เป็นที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกันบนเครือข่ายส่วนตัว การดำเนินการนี้สามารถทำได้โดยใช้การแปลที่อยู่เครือข่ายแบบคงที่ หรือใช้ระบบชื่อโดเมน (DNS) และใช้การแปลที่อยู่เครือข่ายแบบไดนามิก

เครือข่ายภายในมักจะเป็นเครือข่ายท้องถิ่น (LAN) ซึ่งบางครั้งเรียกว่าโดเมนสตับ โดเมน stub คือเครือข่ายท้องถิ่นที่ใช้ที่อยู่ IP การรับส่งข้อมูลเครือข่ายส่วนใหญ่ในโดเมน stub เป็นแบบท้องถิ่นและไม่เกินเครือข่ายภายใน โดเมน stub สามารถมีทั้งที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียนและไม่ได้ลงทะเบียน แน่นอนว่าคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องที่กำหนดที่อยู่ IP ที่ไม่ได้ลงทะเบียนต้องใช้การแปลที่อยู่เครือข่ายเพื่อสื่อสารกับส่วนอื่นๆ ของโลก

NAT สามารถกำหนดค่าได้หลายวิธี ในตัวอย่างด้านล่าง เราเตอร์ NAT ได้รับการกำหนดค่าให้แปลที่อยู่ IP ที่ไม่ได้ลงทะเบียน (ภายใน, ภายใน) ที่ใช้ในเครือข่ายส่วนตัว (ภายใน) เป็นที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียน ขั้นตอนนี้จะดำเนินการทุกครั้งที่อุปกรณ์ที่มีที่อยู่ที่ไม่ได้ลงทะเบียนบนเครือข่ายภายในจำเป็นต้องสื่อสารกับเครือข่ายสาธารณะ (ภายนอก)

  • ISP ของคุณกำหนดที่อยู่ IP จำนวนหนึ่งให้กับบริษัทของคุณ ที่อยู่ในกลุ่มที่ปักหมุดคือที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียนและเรียกว่าที่อยู่ร่วมภายใน ที่อยู่ IP ส่วนตัวที่ไม่ได้ลงทะเบียนจะถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม กลุ่มเล็กๆ กลุ่มหนึ่ง (ที่อยู่ในเครื่องภายนอก) ถูกใช้โดยเราเตอร์ NAT กลุ่มที่สองซึ่งใหญ่กว่ามากซึ่งเรียกว่าภายในที่อยู่ในท้องถิ่น ถูกใช้ในโดเมน stub ที่อยู่ภายในเครื่องภายนอกจะใช้เพื่อสร้างที่อยู่ IP เฉพาะสำหรับอุปกรณ์ เรียกว่าที่อยู่ร่วมภายนอก สำหรับการเข้าถึงเครือข่ายสาธารณะ
  • คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ในโดเมน stub สื่อสารกันโดยใช้ที่อยู่ในเครื่องภายใน
  • คอมพิวเตอร์โดเมน stub บางเครื่องมักสื่อสารกับอุปกรณ์นอกเครือข่ายท้องถิ่น คอมพิวเตอร์เหล่านี้มีที่อยู่สากลภายในซึ่งไม่จำเป็นต้องแปล
  • เมื่อคอมพิวเตอร์โดเมน stub ที่มีที่อยู่ภายในเครื่องจำเป็นต้องสื่อสารกับคอมพิวเตอร์นอกเครือข่ายท้องถิ่น แพ็กเก็ตจะถูกส่งไปยังเราเตอร์ NAT ตัวใดตัวหนึ่ง
  • เราเตอร์ NAT จะตรวจสอบตารางเส้นทางเพื่อดูว่ามีรายการสำหรับที่อยู่ปลายทางหรือไม่ หากมีรายการดังกล่าว เราเตอร์ NAT จะแปลแพ็กเก็ตและสร้างรายการในตารางการแปลที่อยู่ หากที่อยู่ปลายทางไม่อยู่ในตารางเส้นทาง แพ็กเก็ตจะถูกละเว้น
  • การใช้ที่อยู่ร่วมภายในเราเตอร์จะส่งแพ็กเก็ตไปยังปลายทาง
  • คอมพิวเตอร์บนเครือข่ายสาธารณะส่งแพ็กเก็ตไปยังเครือข่ายส่วนตัว ที่อยู่ผู้ส่งของแพ็กเก็ตคือที่อยู่โกลบอลภายนอก ที่อยู่ปลายทางคือที่อยู่สากลภายใน
  • เราเตอร์ NAT ตรวจสอบตารางการแปลที่อยู่ และกำหนดว่ามีที่อยู่ปลายทางที่สอดคล้องกับคอมพิวเตอร์ในโดเมน stub
  • เราเตอร์ NAT จะแปลที่อยู่ส่วนกลางของแพ็กเก็ตภายในเป็นที่อยู่ภายในเครื่องและส่งต่อแพ็กเก็ตไปยังคอมพิวเตอร์ที่เหมาะสม

NAT โอเวอร์โหลด

Overload NAT ใช้คุณลักษณะของชุดโปรโตคอล TCP/IP หรือมัลติเพล็กซ์ ซึ่งช่วยให้คอมพิวเตอร์สามารถสร้างการเชื่อมต่อหลายรายการพร้อมกันไปยังคอมพิวเตอร์ระยะไกลตั้งแต่หนึ่งเครื่องขึ้นไปโดยใช้พอร์ต TCP หรือ UDP ที่แตกต่างกัน แพ็กเก็ต IP มีส่วนหัวที่ประกอบด้วยข้อมูลต่อไปนี้:

  • ที่อยู่ต้นทาง - ที่อยู่ IP ของคอมพิวเตอร์ที่ส่ง เช่น 201.3.83.132
  • พอร์ตต้นทาง - หมายเลขพอร์ต TCP หรือ UDP ที่กำหนดโดยคอมพิวเตอร์ที่ส่งสำหรับแพ็กเก็ตนี้ เช่น พอร์ต 1080
  • ที่อยู่ผู้รับ - ที่อยู่ IP ของคอมพิวเตอร์ผู้รับ เช่น 145.51.18.223
  • พอร์ตปลายทางคือหมายเลขพอร์ต TCP หรือ UDP ที่คอมพิวเตอร์ที่ส่งต้องการให้คอมพิวเตอร์ที่รับเปิด เช่น พอร์ต 3021

ที่อยู่จะระบุเครื่องทั้งสองเครื่องที่ปลายแต่ละด้าน และหมายเลขพอร์ตจะเป็นตัวระบุเฉพาะสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์ทั้งสองเครื่อง การรวมกันของตัวเลขทั้งสี่นี้จะกำหนดการเชื่อมต่อ TCP/IP หนึ่งรายการ แต่ละหมายเลขพอร์ตใช้ 16 บิต ซึ่งหมายความว่ามีค่าที่เป็นไปได้ 65,536 (216) ค่า ในทางปฏิบัติ เนื่องจากผู้ผลิตแต่ละรายแมปพอร์ตต่างกันเล็กน้อย คุณจึงสามารถคาดหวังได้ว่าจะมีพอร์ตให้เลือกใช้งานประมาณ 4,000 พอร์ต

ยอดดู: 38706

1 หากคุณกำลังอ่านเอกสารนี้ เป็นไปได้มากว่าคุณจะเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตและใช้การแปลที่อยู่เครือข่าย ( การแปลที่อยู่เครือข่าย NAT) ตอนนี้! อินเทอร์เน็ตมีขนาดใหญ่เกินกว่าใครจะจินตนาการได้ แม้ว่าจะไม่ทราบขนาดที่แน่นอน แต่การประมาณการในปัจจุบันมีประมาณ 100 ล้านโฮสต์และมีผู้ใช้มากกว่า 350 ล้านคนบนอินเทอร์เน็ต ในความเป็นจริง อัตราการเติบโตนั้นทำให้อินเทอร์เน็ตมีขนาดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกปี

การแนะนำ

เพื่อให้คอมพิวเตอร์สื่อสารกับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นและเว็บเซิร์ฟเวอร์บนอินเทอร์เน็ต จะต้องมีที่อยู่ IP ที่อยู่ IP (IP ย่อมาจาก Internet Protocol) เป็นหมายเลข 32 บิตที่ไม่ซ้ำกันซึ่งระบุตำแหน่งของคอมพิวเตอร์ของคุณบนเครือข่าย โดยพื้นฐานแล้วมันทำงานเหมือนกับที่อยู่ของคุณ: วิธีค้นหาว่าคุณอยู่ที่ไหนและส่งข้อมูลให้กับคุณ ตามทฤษฎี คุณสามารถมีที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกันได้ 4,294,967,296 ที่อยู่ (2^32) จำนวนที่อยู่จริงที่มีอยู่นั้นน้อยกว่า (ประมาณ 3.2 ถึง 3.3 พันล้าน) เนื่องจากวิธีการแบ่งที่อยู่ออกเป็นคลาสต่างๆ และความจำเป็นในการจัดสรรที่อยู่บางส่วนไว้สำหรับมัลติคาสต์ การทดสอบ หรือความต้องการเฉพาะอื่นๆ ด้วยการเพิ่มขึ้นของเครือข่ายในบ้านและเครือข่ายธุรกิจ จำนวนที่อยู่ IP ที่มีอยู่จึงไม่เพียงพออีกต่อไป วิธีแก้ปัญหาที่ชัดเจนคือการออกแบบรูปแบบที่อยู่ใหม่เพื่อรองรับที่อยู่ที่เป็นไปได้มากขึ้น ดังนั้นโปรโตคอล IPv6 จึงกำลังพัฒนา แต่การพัฒนานี้จะใช้เวลาหลายปีเนื่องจากต้องมีการปรับเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐานอินเทอร์เน็ตทั้งหมด

นี่คือจุดที่ NAT มาช่วยเหลือเรา โดยพื้นฐานแล้ว การแปลที่อยู่เครือข่ายอนุญาตให้อุปกรณ์เดียว เช่น เราเตอร์ ทำหน้าที่เป็นตัวแทนระหว่างอินเทอร์เน็ต (หรือ "เครือข่ายสาธารณะ") และเครือข่ายท้องถิ่น (หรือ "ส่วนตัว") ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องใช้ที่อยู่ IP ที่ไม่ซ้ำกันเพียงที่อยู่เดียวเพื่อเป็นตัวแทนของคอมพิวเตอร์ทั้งกลุ่มต่อสิ่งอื่นใดที่อยู่นอกเครือข่าย การไม่มีที่อยู่ IP เป็นเพียงเหตุผลหนึ่งที่ต้องใช้ NAT อีกเหตุผลที่ดีอีกสองประการคือความปลอดภัยและการดูแลระบบ

คุณจะได้เรียนรู้ว่าคุณจะได้รับประโยชน์จาก NAT ได้อย่างไร แต่ก่อนอื่น เรามาดู NAT ให้ละเอียดยิ่งขึ้นและดูว่ามันสามารถทำอะไรได้บ้าง

ปลอม

NAT ก็เปรียบเสมือนเลขานุการในสำนักงานขนาดใหญ่ สมมติว่าคุณฝากคำสั่งไว้กับเลขานุการว่าอย่าโอนสายใดๆ ถึงคุณเว้นแต่คุณจะขอ หลังจากนั้น คุณโทรหาผู้มีโอกาสเป็นลูกค้าและฝากข้อความให้เขาโทรกลับ คุณบอกเลขานุการว่าคุณคาดหวังว่าจะได้รับสายจากลูกค้ารายนี้ และสายนั้นจำเป็นต้องโอนสาย ลูกค้าโทรหาหมายเลขหลักของสำนักงานของคุณ ซึ่งเป็นหมายเลขเดียวที่เขารู้ เมื่อลูกค้าบอกเลขาว่าเขากำลังมองหาใคร เลขาฯ จะตรวจสอบรายชื่อพนักงานเพื่อค้นหาชื่อที่ตรงกันและหมายเลขต่อ พนักงานต้อนรับรู้ว่าคุณขอสายนี้ เขาจึงโอนสายผู้โทรไปยังโทรศัพท์ของคุณ

การแปลที่อยู่เครือข่ายที่พัฒนาโดย Cisco นั้นใช้งานโดยอุปกรณ์ (ไฟร์วอลล์ เราเตอร์ หรือคอมพิวเตอร์) ที่อยู่ระหว่างเครือข่ายภายในกับส่วนอื่นๆ ของโลก NAT มาในหลายรูปแบบและสามารถทำงานได้หลายวิธี:

NAT แบบคงที่- การจับคู่ที่อยู่ IP ที่ไม่ได้ลงทะเบียนกับที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียนแบบหนึ่งต่อหนึ่ง มีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อต้องเข้าถึงอุปกรณ์จากภายนอกเครือข่าย

ใน NAT แบบคงที่ คอมพิวเตอร์ที่มีที่อยู่ 192.168.32.10 จะถูกแปลเป็นที่อยู่ 213.18.123.110 เสมอ:

NAT แบบไดนามิก- จับคู่ที่อยู่ IP ที่ไม่ได้ลงทะเบียนกับที่อยู่ที่ลงทะเบียนจากกลุ่มที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียน NAT แบบไดนามิกยังสร้างการจับคู่โดยตรงระหว่างที่อยู่ที่ไม่ได้ลงทะเบียนและที่อยู่ที่ลงทะเบียน แต่การจับคู่อาจเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับที่อยู่ที่ลงทะเบียนที่มีอยู่ในกลุ่มที่อยู่ระหว่างการสื่อสาร

ใน NAT แบบไดนามิก คอมพิวเตอร์ที่มีที่อยู่ 192.168.32.10 จะถูกแปลเป็นที่อยู่แรกที่มีอยู่ในช่วงตั้งแต่ 213.18.123.100 ถึง 213.18.123.150

โอเวอร์โหลดเป็นรูปแบบของ NAT แบบไดนามิกที่จับคู่ที่อยู่ที่ไม่ได้ลงทะเบียนหลายรายการกับที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียนเดียวโดยใช้พอร์ตที่แตกต่างกัน หรือที่เรียกว่า PAT (การแปลที่อยู่พอร์ต)

เมื่อโอเวอร์โหลด คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องบนเครือข่ายส่วนตัวจะถูกแปลเป็นที่อยู่เดียวกัน (213.18.123.100) แต่มีหมายเลขพอร์ตต่างกัน

ทับซ้อนกัน- เมื่อที่อยู่ IP ที่ใช้ในเครือข่ายภายในของคุณถูกใช้บนเครือข่ายอื่นด้วย เราเตอร์จะต้องเก็บตารางการค้นหาของที่อยู่เหล่านี้ เพื่อให้สามารถสกัดกั้นและแทนที่ด้วยที่อยู่ IP ที่ไม่ซ้ำกันที่ลงทะเบียนไว้ สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าเราเตอร์ NAT ต้องแปลที่อยู่ "ภายใน" เป็นที่อยู่เฉพาะที่ลงทะเบียนไว้ และต้องแปลที่อยู่ที่ลงทะเบียน "ภายนอก" เป็นที่อยู่เฉพาะของเครือข่ายส่วนตัวด้วย ซึ่งสามารถทำได้ผ่าน NAT แบบคงที่ หรือคุณสามารถใช้ DNS และใช้ NAT แบบไดนามิกได้

ตัวอย่าง:
ช่วง IP ภายใน (237.16.32.xx) ยังเป็นช่วงที่ลงทะเบียนซึ่งใช้โดยเครือข่ายอื่นด้วย ดังนั้นเราเตอร์จึงแปลที่อยู่เพื่อหลีกเลี่ยงความขัดแย้งที่อาจเกิดขึ้น นอกจากนี้ยังจะแปลที่อยู่ IP ทั่วโลกที่ลงทะเบียนกลับไปเป็นที่อยู่ในเครื่องที่ไม่ได้ลงทะเบียนเมื่อแพ็กเก็ตถูกส่งไปยังเครือข่ายภายใน

เครือข่ายภายใน โดยปกติจะเป็น LAN (Local Area Network) ซึ่งส่วนใหญ่มักเรียกกันว่า โดเมนต้นขั้ว- โดเมน stub คือ LAN ที่ใช้ที่อยู่ IP ภายใน การรับส่งข้อมูลเครือข่ายส่วนใหญ่ในโดเมนดังกล่าวเป็นแบบท้องถิ่นและไม่ได้ออกจากเครือข่ายภายใน โดเมนสามารถมีทั้งที่อยู่ IP ที่จดทะเบียนและไม่ได้ลงทะเบียน แน่นอนว่าคอมพิวเตอร์ใดๆ ที่ใช้ที่อยู่ IP ที่ไม่ได้ลงทะเบียนจะต้องใช้ NAT เพื่อสื่อสารกับส่วนอื่นๆ ของโลก

NAT สามารถกำหนดค่าได้หลายวิธี ในตัวอย่างด้านล่าง เราเตอร์ NAT ได้รับการกำหนดค่าให้แปลที่อยู่ IP ที่ไม่ได้ลงทะเบียน (ที่อยู่ภายในเครื่อง) ที่อยู่บนเครือข่ายส่วนตัว (ภายใน) เป็นที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียน สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อใดก็ตามที่อุปกรณ์ภายในซึ่งมีที่อยู่ที่ไม่ได้ลงทะเบียนจำเป็นต้องสื่อสารกับเครือข่ายภายนอก

ISP กำหนดช่วงที่อยู่ IP ให้กับบริษัทของคุณ บล็อกที่อยู่ที่กำหนดนั้นเป็นที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียนที่ไม่ซ้ำกันและถูกเรียก ภายในที่อยู่ทั่วโลก- ที่อยู่ IP ส่วนตัวที่ไม่ได้ลงทะเบียนจะแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม กลุ่มเล็ก ที่อยู่นอกท้องถิ่นจะถูกใช้งานโดยเราเตอร์ NAT และตัวหลักที่จะใช้ในโดเมนเรียกว่า ภายในที่อยู่ท้องถิ่น- ที่อยู่ภายในเครื่องภายนอกใช้เพื่อแปลที่อยู่ IP เฉพาะที่เรียกว่า ภายนอกที่อยู่ทั่วโลก,อุปกรณ์บนเครือข่ายสาธารณะ
NAT จะแปลเฉพาะการรับส่งข้อมูลที่ส่งผ่านระหว่างเครือข่ายภายในและภายนอกและถูกกำหนดไว้สำหรับการแปล การรับส่งข้อมูลใด ๆ ที่ไม่ตรงตามเกณฑ์การแปลหรือที่ผ่านระหว่างอินเทอร์เฟซอื่น ๆ บนเราเตอร์จะไม่ถูกแปลและจะถูกส่งต่อตามที่เป็นอยู่

ที่อยู่ IP มีการกำหนดที่แตกต่างกันโดยขึ้นอยู่กับว่าอยู่บนเครือข่ายส่วนตัว (โดเมน) หรือเครือข่ายสาธารณะ (อินเทอร์เน็ต) และการรับส่งข้อมูลขาเข้าหรือขาออก:

  • คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ในโดเมนสื่อสารกันโดยใช้ที่อยู่ในเครื่องภายใน
  • คอมพิวเตอร์บางเครื่องในโดเมนสื่อสารกับเครือข่ายภายนอก คอมพิวเตอร์เหล่านี้มีที่อยู่ร่วมภายใน ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องแปล
  • เมื่อคอมพิวเตอร์ในโดเมนที่มีที่อยู่ในเครื่องภายในต้องการสื่อสารกับเครือข่ายภายนอก แพ็กเก็ตจะไปที่เราเตอร์ NAT ตัวใดตัวหนึ่งผ่านเส้นทางปกติ
  • เราเตอร์ NAT จะตรวจสอบตารางเส้นทางเพื่อดูว่ามีรายการสำหรับที่อยู่ปลายทางหรือไม่ หากที่อยู่ปลายทางไม่อยู่ในตารางเส้นทาง แพ็กเก็ตจะถูกยกเลิก หากมีการบันทึก เราเตอร์จะตรวจสอบว่าแพ็กเก็ตนั้นมาจากเครือข่ายภายในไปยังเครือข่ายภายนอกหรือไม่ และแพ็กเก็ตนั้นตรงตามเกณฑ์ที่กำหนดไว้สำหรับการออกอากาศหรือไม่ จากนั้นเราเตอร์จะตรวจสอบตารางการแปลที่อยู่เพื่อดูว่ามีรายการสำหรับที่อยู่ภายในเครื่องและที่อยู่ร่วมภายในที่สอดคล้องกันหรือไม่ หากพบรายการ มันจะออกอากาศแพ็กเก็ตโดยใช้ที่อยู่โกลบอลภายใน หากมีการกำหนดค่า NAT แบบคงที่เท่านั้นและไม่พบรายการ เราเตอร์จะส่งแพ็กเก็ตโดยไม่มีการแปล
  • เราเตอร์จะส่งต่อแพ็กเก็ตไปยังปลายทางโดยใช้ที่อยู่ร่วมภายใน
  • คอมพิวเตอร์บนเครือข่ายสาธารณะส่งแพ็กเก็ตไปยังเครือข่ายส่วนตัว ที่อยู่ต้นทางในแพ็กเก็ตคือที่อยู่โกลบอลภายนอก ที่อยู่ปลายทางเป็นที่อยู่ร่วมภายใน
  • เมื่อแพ็กเก็ตมาถึงเครือข่ายภายนอก เราเตอร์ NAT จะดูตารางการแปลและกำหนดที่อยู่ปลายทางที่แมปกับคอมพิวเตอร์ในโดเมน
  • เราเตอร์ NAT แปลที่อยู่ส่วนกลางของแพ็กเก็ตเป็นที่อยู่ภายในเครื่อง จากนั้นตรวจสอบตารางเส้นทางก่อนที่จะส่งแพ็กเก็ตไปยังคอมพิวเตอร์ปลายทาง เมื่อใดก็ตามที่ไม่พบรายการที่อยู่ในตารางการแปล แพ็กเก็ตจะไม่ถูกแปล และเราเตอร์จะตรวจสอบตารางเส้นทางต่อไปเพื่อค้นหาที่อยู่ปลายทาง

การโอเวอร์โหลด NAT ใช้คุณลักษณะของสแต็กโปรโตคอล TCP/IP เช่น มัลติเพล็กซ์ ซึ่งช่วยให้คอมพิวเตอร์สามารถรักษาการเชื่อมต่อหลายรายการพร้อมกันกับคอมพิวเตอร์ระยะไกลโดยใช้พอร์ต TCP หรือ UDP ที่แตกต่างกัน แพ็กเก็ต IP มีส่วนหัวที่ประกอบด้วยข้อมูลต่อไปนี้:

  • ที่อยู่ต้นทาง – ที่อยู่ IP ของคอมพิวเตอร์ต้นทาง เช่น 201.3.83.132
  • พอร์ตต้นทาง – หมายเลขพอร์ต TCP หรือ UDP ที่คอมพิวเตอร์กำหนดให้เป็นแหล่งสำหรับแพ็กเก็ตนี้ เช่น พอร์ต 1080
  • ที่อยู่ปลายทาง – ที่อยู่ IP ของคอมพิวเตอร์ผู้รับ ตัวอย่างเช่น 145.51.18.223
  • พอร์ตปลายทาง - หมายเลขพอร์ต TCP หรือ UDP ที่ขอให้คอมพิวเตอร์ต้นทางเปิดบนเครื่องรับ เช่น พอร์ต 3021

ที่อยู่ IP ระบุเครื่องทั้งสองเครื่องในแต่ละด้าน ในขณะที่หมายเลขพอร์ตช่วยให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อระหว่างเครื่องทั้งสองนั้นมีตัวระบุที่ไม่ซ้ำกัน การรวมกันของตัวเลขทั้งสี่นี้จะกำหนดการเชื่อมต่อ TCP/IP เดียว แต่ละหมายเลขพอร์ตใช้ 16 บิต ซึ่งหมายความว่ามีค่าที่เป็นไปได้ 65,536 (2^16) ในความเป็นจริง เนื่องจากผู้ผลิตแต่ละรายแสดงพอร์ตในลักษณะที่แตกต่างกันเล็กน้อย คุณจึงคาดว่าจะมีพอร์ตให้เลือกประมาณ 4,000 พอร์ต

ตัวอย่างของ NAT และ NAT แบบไดนามิกที่มีการโอเวอร์โหลด

รูปภาพด้านล่างแสดงวิธีการทำงานของ NAT แบบไดนามิก

คลิกที่ปุ่มสีเขียวปุ่มใดปุ่มหนึ่งเพื่อส่งแพ็กเก็ตที่สำเร็จไปยังหรือจากเครือข่ายภายใน คลิกที่ปุ่มสีแดงปุ่มใดปุ่มหนึ่งเพื่อส่งแพ็กเก็ตที่เราเตอร์จะทิ้งเนื่องจากที่อยู่ที่ไม่ถูกต้อง

  • เครือข่ายภายในได้รับการตั้งค่าด้วยที่อยู่ IP ที่ไม่ได้จัดสรรให้กับบริษัทนี้โดยเฉพาะโดย IANA (Internet Assigned Numbers Authority) ซึ่งเป็นสำนักระดับโลกที่แจกที่อยู่ IP ที่อยู่ดังกล่าวควรถือว่าไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ เนื่องจากที่อยู่ดังกล่าวไม่ซ้ำกัน เหล่านี้เป็นที่อยู่ในท้องถิ่นภายใน
  • บริษัทติดตั้งเราท์เตอร์ด้วย NAT เราเตอร์มีที่อยู่ IP ที่ไม่ซ้ำกันมากมายที่ออกให้กับบริษัท เหล่านี้เป็นที่อยู่สากลภายใน
  • คอมพิวเตอร์บน LAN กำลังพยายามเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ภายนอกเครือข่าย เช่น เว็บเซิร์ฟเวอร์
  • เราเตอร์รับแพ็กเก็ตจากคอมพิวเตอร์บน LAN
  • หลังจากตรวจสอบตารางเส้นทางและกระบวนการตรวจสอบการแปลแล้ว เราเตอร์จะจัดเก็บที่อยู่คอมพิวเตอร์ที่ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ในตารางการแปลที่อยู่ เราเตอร์จะแทนที่ที่อยู่ที่ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ของคอมพิวเตอร์ที่ส่งด้วยที่อยู่ IP แรกที่มีอยู่ในช่วงที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกัน ขณะนี้ตารางการแปลมีการแสดงที่อยู่ IP ที่ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ของคอมพิวเตอร์ซึ่งสอดคล้องกับหนึ่งในที่อยู่ IP ที่ไม่ซ้ำกัน
  • เมื่อแพ็กเก็ตส่งคืนจากคอมพิวเตอร์ปลายทาง เราเตอร์จะตรวจสอบที่อยู่ปลายทางในแพ็กเก็ต จากนั้นจะดูที่ตารางการแปลที่อยู่เพื่อค้นหาว่าคอมพิวเตอร์เครื่องใดในโดเมนที่มีแพ็กเก็ตอยู่ โดยจะเปลี่ยนที่อยู่ผู้รับเป็นที่อยู่เดิมที่จัดเก็บไว้ในตารางการแปลและส่งแพ็กเก็ตไปยังคอมพิวเตอร์ที่ต้องการ หากเราเตอร์ไม่พบรายการที่ตรงกันในตาราง เราเตอร์จะละทิ้งแพ็กเก็ตนั้น
  • คอมพิวเตอร์ได้รับแพ็คเก็ตจากเราเตอร์และกระบวนการทั้งหมดจะเกิดขึ้นซ้ำในขณะที่คอมพิวเตอร์สื่อสารกับระบบภายนอก
  • เครือข่ายภายในได้รับการตั้งค่าด้วยที่อยู่ IP ที่ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ซึ่งไม่ได้จัดสรรให้กับบริษัทโดยเฉพาะ
  • บริษัทติดตั้งเราท์เตอร์ด้วย NAT เราเตอร์มีที่อยู่ IP เฉพาะที่ออกโดย IANA
  • คอมพิวเตอร์ในโดเมนกำลังพยายามเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ภายนอกเครือข่าย เช่น เว็บเซิร์ฟเวอร์
  • เราเตอร์ได้รับแพ็กเก็ตจากคอมพิวเตอร์ในโดเมน
  • หลังจากกำหนดเส้นทางและตรวจสอบแพ็กเก็ตเพื่อทำการแปล เราเตอร์จะจัดเก็บที่อยู่ IP และหมายเลขพอร์ตที่ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ของคอมพิวเตอร์ไว้ในตารางการแปล เราเตอร์จะแทนที่ที่อยู่ IP ที่ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ของคอมพิวเตอร์ที่ส่งด้วยที่อยู่ IP ของเราเตอร์ เราเตอร์จะแทนที่พอร์ตต้นทางของคอมพิวเตอร์ของผู้ส่งด้วยหมายเลขพอร์ตแบบสุ่มและจัดเก็บไว้ในตารางการแปลที่อยู่สำหรับผู้ส่งรายนั้น ตารางการแปลจะแสดงที่อยู่ IP ที่ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ของคอมพิวเตอร์และหมายเลขพอร์ต พร้อมด้วยที่อยู่ IP ของเราเตอร์
  • เมื่อแพ็กเก็ตส่งคืนจากปลายทาง เราเตอร์จะตรวจสอบพอร์ตปลายทางในแพ็กเก็ต จากนั้นจะดูที่ตารางการแปลเพื่อค้นหาว่าคอมพิวเตอร์เครื่องใดในโดเมนที่เป็นของแพ็คเกจ จากนั้นเราเตอร์จะเปลี่ยนที่อยู่ของผู้รับและพอร์ตของผู้รับเป็นค่าที่เก็บไว้ก่อนหน้านี้ในตารางการแปลและส่งแพ็กเก็ตไปยังโหนดปลายทาง
  • คอมพิวเตอร์ได้รับแพ็กเก็ตจากเราเตอร์และกระบวนการนี้เกิดขึ้นซ้ำ
  • เนื่องจากขณะนี้เราเตอร์ NAT มีที่อยู่ต้นทางและพอร์ตต้นทางของคอมพิวเตอร์เก็บไว้ในตารางการแปล จึงจะยังคงใช้หมายเลขพอร์ตเดียวกันสำหรับการเชื่อมต่อครั้งต่อไป แต่ละครั้งที่เราเตอร์เข้าถึงรายการในตารางการแปล ตัวจับเวลาอายุการใช้งานสำหรับรายการนี้จะถูกรีเซ็ต หากไม่สามารถเข้าถึงรายการก่อนที่ตัวจับเวลาจะหมดลง รายการนั้นจะถูกลบออกจากตาราง

จำนวนการออกอากาศพร้อมกันที่เราเตอร์จะรองรับนั้นพิจารณาจากจำนวน DRAM (Dynamic Random Access Memory) เป็นหลัก เนื่องจากรายการตารางการแปลทั่วไปมีขนาดประมาณ 160 ไบต์ เราเตอร์ที่มี RAM ขนาด 4 MB สามารถรองรับการเชื่อมต่อพร้อมกัน 26,214 รายการในทางทฤษฎี ซึ่งเพียงพอสำหรับแอปพลิเคชันส่วนใหญ่

การรักษาความปลอดภัยและการบริหาร

การใช้ NAT แบบไดนามิกจะสร้างไฟร์วอลล์ระหว่างเครือข่ายภายในของคุณกับเครือข่ายภายนอกหรืออินเทอร์เน็ตโดยอัตโนมัติ Dynamic NAT อนุญาตเฉพาะการเชื่อมต่อที่มาจากเครือข่ายท้องถิ่นเท่านั้น โดยพื้นฐานแล้ว หมายความว่าคอมพิวเตอร์บนเครือข่ายภายนอกไม่สามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ของคุณได้ เว้นแต่คอมพิวเตอร์ของคุณจะเริ่มการเชื่อมต่อแล้ว วิธีนี้ทำให้คุณสามารถท่องอินเทอร์เน็ตและเชื่อมต่อกับไซต์ หรือแม้แต่อัปโหลดไฟล์ได้ แต่ไม่มีใครสามารถคว้าที่อยู่ IP ของคุณแล้วใช้เชื่อมต่อกับพอร์ตบนคอมพิวเตอร์ของคุณได้อีกต่อไป

NAT แบบคงที่หรือที่เรียกว่าการแมปขาเข้า ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อที่เริ่มต้นโดยอุปกรณ์ภายนอกกับคอมพิวเตอร์บน LAN ภายใต้สถานการณ์บางอย่าง ตัวอย่างเช่น คุณสามารถแมปที่อยู่ส่วนกลางภายในกับที่อยู่ภายในเฉพาะที่กำหนดให้กับเว็บเซิร์ฟเวอร์ของคุณ

NAT แบบคงที่ช่วยให้คอมพิวเตอร์บน LAN สามารถรักษาที่อยู่เฉพาะเมื่อสื่อสารกับอุปกรณ์ภายนอกเครือข่าย:

เราเตอร์ NAT บางตัวมีการกรองและบันทึกการรับส่งข้อมูลอย่างกว้างขวาง การกรองช่วยให้บริษัทของคุณควบคุมได้ว่าพนักงานจะเยี่ยมชมไซต์ใดบนอินเทอร์เน็ต เพื่อป้องกันไม่ให้พวกเขาดูเนื้อหาที่น่าสงสัย คุณสามารถใช้การบันทึกปริมาณการใช้ข้อมูลเพื่อสร้างบันทึกว่าไซต์ใดมีการเยี่ยมชม และสร้างรายงานต่างๆ ตามข้อมูลนี้

บางครั้งการแปลที่อยู่เครือข่ายอาจสับสนกับพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์ ซึ่งมีความแตกต่างบางประการ NAT มีความโปร่งใสต่อคอมพิวเตอร์ต้นทางและปลายทาง ไม่มีใครรู้ว่านี่กำลังเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ที่สาม แต่พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์ไม่โปร่งใส คอมพิวเตอร์ต้นทางรู้ว่านี่คือการร้องขอไปยังพร็อกซี คอมพิวเตอร์ปลายทางคิดว่าพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์เป็นคอมพิวเตอร์ต้นทางและเกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์โดยตรง นอกจากนี้ โดยทั่วไปพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์จะทำงานที่เลเยอร์ 4 (การขนส่ง) ของโมเดล OSI หรือสูงกว่า ในขณะที่ NAT เป็นโปรโตคอลเลเยอร์ 3 (เครือข่าย) การทำงานในระดับที่สูงกว่าจะทำให้พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์ช้ากว่าอุปกรณ์ NAT ในกรณีส่วนใหญ่

ประโยชน์ที่แท้จริงของ NAT ปรากฏชัดในการบริหารเครือข่าย ตัวอย่างเช่น คุณสามารถย้ายเว็บหรือเซิร์ฟเวอร์ FTP ไปยังคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นได้โดยไม่ต้องกังวลว่าการเชื่อมต่อจะหลุด เพียงเปลี่ยนการแมปอินพุตเป็นที่อยู่ภายในเครื่องใหม่ในเราเตอร์เพื่อสะท้อนถึงโฮสต์ใหม่ คุณยังสามารถเปลี่ยนแปลงเครือข่ายภายในของคุณได้ เนื่องจากที่อยู่ IP ภายนอกของคุณเป็นของเราเตอร์หรือกลุ่มที่อยู่ร่วม

คอมพิวเตอร์เชื่อมต่อกับเครือข่ายทั่วโลกได้หลายวิธี นี่อาจเป็นการเชื่อมต่อโดยตรง ซึ่งในกรณีนี้จะมีที่อยู่ IP ภายนอก (ไดนามิกหรือคงที่) ที่มองเห็นได้จากอินเทอร์เน็ต หรือการเชื่อมต่อสามารถทำได้ผ่านเราเตอร์ ด้วยการเชื่อมต่อนี้ เฉพาะเราเตอร์เท่านั้นที่มีที่อยู่ภายนอก และผู้ใช้ทั้งหมดที่เชื่อมต่ออยู่นั้นเป็นไคลเอนต์ของเครือข่ายอื่น เราเตอร์จะควบคุมการกระจายการรับส่งข้อมูลขาเข้าและขาออกระหว่างไคลเอนต์และอินเทอร์เน็ต ปัญหาหลายประการเกิดขึ้นเมื่อเชื่อมต่อผ่านเราเตอร์:

  • ไคลเอนต์ฝนตกหนักหยุดทำงาน
  • ไม่มีวิธีเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์เกมออนไลน์
  • ไม่มีการเรียกไปยังเซิร์ฟเวอร์เครือข่ายภายในจากภายนอกโดยใช้โปรโตคอลหรือพอร์ตใดๆ

การกำหนดค่าเราเตอร์อย่างถูกต้อง ได้แก่ บริการ NAT จะช่วยแก้ปัญหาได้ เพื่อให้เกิดความเข้าใจ วิธีกำหนดค่า NAT บนเราเตอร์คุณจำเป็นต้องรู้ว่าการแปลที่อยู่คืออะไรและใช้ทำอะไร

แนท: คำจำกัดความทั่วไป

NAT (การแปลที่อยู่เครือข่าย) หรือการแปลที่อยู่เครือข่ายเป็นกระบวนการแปลที่อยู่ภายในหรือในพื้นที่ไปเป็นที่อยู่ภายนอก NAT ถูกใช้โดยเราเตอร์ทุกตัว โดยไม่คำนึงถึงการกำหนดค่า วัตถุประสงค์ และต้นทุน ตามค่าเริ่มต้น เราเตอร์จะห้ามการเข้าถึงโดยตรงไปยังอุปกรณ์ใดๆ ที่อยู่ภายในเครือข่าย มันบล็อกการเข้าถึงพอร์ตใด ๆ สำหรับการเชื่อมต่อขาเข้าที่มาจากอินเทอร์เน็ต

แต่ NAT และไฟร์วอลล์เป็นสองแนวคิดที่แตกต่างกัน ไฟร์วอลล์เพียงปฏิเสธการเข้าถึงทรัพยากรบนพอร์ต TCP หรือ UDP ที่เฉพาะเจาะจง โดยสามารถติดตั้งบนเครื่องท้องถิ่นเพื่อจำกัดการเข้าถึงเท่านั้น หรือบนเซิร์ฟเวอร์เพื่อกรองการรับส่งข้อมูลทั่วทั้งเครือข่ายท้องถิ่นทั้งหมด NAT เผชิญกับงานที่ครอบคลุมมากขึ้น บริการปฏิเสธหรืออนุญาตให้เข้าถึงภายในเครือข่ายไปยังที่อยู่ IP หรือช่วงที่อยู่เฉพาะ ดังนั้น ไคลเอนต์ที่เข้าถึงทรัพยากรไม่เห็นที่อยู่ IP ที่แท้จริงของทรัพยากร NAT แปล IP ภายในเป็นที่อยู่ที่จะมองเห็นได้จากอินเทอร์เน็ต

หากต้องการตรวจสอบว่าคอมพิวเตอร์อยู่เบื้องหลัง NAT หรือเผยแพร่ที่อยู่จริงไปยังอินเทอร์เน็ตหรือไม่ คุณสามารถดำเนินการดังต่อไปนี้:

  • ใน Windows คุณต้องคลิก "Start - Run - cmd" แล้วเขียน ไอพีคอนฟิกและกด "Enter";
  • บน Linux และ MacOS จะดำเนินการในเทอร์มินัล ถ้ากำหนดค่า.

เอาต์พุตคำสั่งจะแสดงสิ่งต่อไปนี้:

  • ไอพี- ที่อยู่คอมพิวเตอร์จริงและถูกต้อง
  • ซับเน็ตมาสก์- ซับเน็ตมาสก์;
  • เกตเวย์- ที่อยู่เกตเวย์ของเราเตอร์

ตอนนี้เราจะทราบได้อย่างไรว่าที่อยู่นั้นอยู่ในพื้นที่หรือ "ดู" ที่อินเทอร์เน็ตโดยตรง ตามข้อกำหนด มีที่อยู่สี่ช่วงที่ไม่ได้ใช้บนอินเทอร์เน็ตไม่ว่าในสถานการณ์ใดก็ตาม แต่เป็นที่อยู่ในท้องถิ่นเท่านั้น:

  1. 0.0.0 - 10.255.255.255
  2. X.0.0 - 172.X.255.255 โดยที่ X อยู่ในช่วงตั้งแต่ 16 ถึง 31
  3. 168.0.0 - 192.168.255.255
  4. 254.0.0 - 169.254.255.255

ในกรณีที่ที่อยู่ของเครื่องอยู่ในช่วงใดช่วงหนึ่ง ควรถือว่าคอมพิวเตอร์อยู่บนเครือข่ายท้องถิ่นหรือ "หลัง" NAT นอกจากนี้คุณยังสามารถใช้บริการพิเศษเพิ่มเติมซึ่งมีมากมายบนอินเทอร์เน็ตเพื่อระบุที่อยู่ IP จริง ตอนนี้ชัดเจนว่าคอมพิวเตอร์อยู่ด้านหลังหรือไม่ NAT ในเราเตอร์คืออะไร?สำหรับการบริการและการที่เขาต้องรับผิดชอบ

ปัญหาและแนวทางแก้ไขของ NAT

นับตั้งแต่มีการเปิดตัว NAT ปัญหาก็เริ่มปรากฏขึ้นทันที เป็นไปไม่ได้ที่จะเข้าถึงโดยใช้โปรโตคอลแยกต่างหากหรือในการทำงานของโปรแกรมที่แยกจากกัน ปัญหาเหล่านี้ไม่เคยถูกกำจัดไปโดยสิ้นเชิง เราจัดการเพื่อค้นหาวิธีแก้ปัญหาบางอย่างโดยใช้การแปลที่อยู่เท่านั้น แต่ไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาเดียวที่ถูกต้องจากมุมมองของข้อกำหนดด้านการบริหาร

ตัวอย่างเช่น ให้พิจารณา File Transfer Protocol (FTP) ซึ่งเป็นโปรโตคอลที่ใช้บ่อยที่สุดก่อนการถือกำเนิดของ NAT สำหรับไฟล์เซิร์ฟเวอร์ (FTP) คีย์คือที่อยู่ IP ที่แท้จริงของคอมพิวเตอร์ที่ส่งคำขอเข้าถึง การแปลที่อยู่ที่นี่ไม่ทำงานเนื่องจากการร้องขอไปยังเซิร์ฟเวอร์ถูกส่งจาก IP ที่ไม่สามารถมองเห็นได้จากอินเทอร์เน็ต ไม่สามารถสร้างเซสชันไคลเอ็นต์-เซิร์ฟเวอร์เพื่อดาวน์โหลดไฟล์ได้ การใช้ FTP ในโหมดพาสซีฟจะช่วยแก้ไขปัญหาได้ ในโหมดนี้จะใช้ชุดคำสั่งที่แตกต่างกันและงานจะดำเนินการผ่านพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์พิเศษซึ่งจะเปิดพอร์ตอื่นสำหรับการเชื่อมต่อเพิ่มเติมและถ่ายโอนไปยังโปรแกรมไปยังไคลเอนต์ ปัญหาในการแก้ปัญหานี้คือจำเป็นต้องใช้ไคลเอนต์ FTP บุคคลที่สาม

เป็นไปได้ที่จะกำจัดปัญหาการเข้าถึงได้อย่างสมบูรณ์ด้วยการถือกำเนิดของโปรโตคอล SOCKS (Socket Secure) เท่านั้น โปรโตคอลนี้ช่วยให้คุณแลกเปลี่ยนข้อมูลผ่านพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์ในโหมด "โปร่งใส" นั่นคือเซิร์ฟเวอร์จะไม่ทราบว่ามีการเปลี่ยนที่อยู่จากท้องถิ่นไปทั่วโลกและในทางกลับกัน การประดิษฐ์ SOCKS ทำให้สามารถกำจัดปัญหาต่างๆ และทำให้การบริหารเครือข่ายง่ายขึ้น:

  • สร้างบริการบนเซิร์ฟเวอร์ที่รับฟังคำขอที่เข้ามาซึ่งช่วยให้คุณสามารถให้บริการโปรโตคอลการเชื่อมต่อหลายแบบเช่น FTP
  • ไม่จำเป็นต้องใช้และบำรุงรักษาบริการ DNS ภายในเครือข่ายท้องถิ่น ตอนนี้งานนี้ถูกกำหนดให้กับการแคชพรอกซี
  • วิธีการอนุญาตเพิ่มเติมช่วยให้การติดตามและการกรองแพ็กเก็ตมีประสิทธิภาพมากขึ้น เมื่อใช้ NAT คุณสามารถกรองคำขอตามที่อยู่เท่านั้น

การใช้ NAT และ SOCKS ไม่ได้เป็นสิ่งที่สมเหตุสมผลเสมอไปจากมุมมองของการบริหารเครือข่าย บางครั้งการใช้พร็อกซีเฉพาะทางก็เหมาะสมกว่า ซึ่งมีโปรโตคอลการถ่ายโอนข้อมูลมากมายให้เลือก

การตั้งค่า NAT บนคอมพิวเตอร์

ระบบปฏิบัติการสมัยใหม่ทั้งหมดมี NAT ในตัว ใน Windows ฟังก์ชันนี้ถูกนำมาใช้ตั้งแต่ปี 1999 โดยมี Windows XP เกิดขึ้น NAT ได้รับการจัดการโดยตรงผ่านคุณสมบัติการเชื่อมต่อเครือข่าย ในการกำหนดค่าบริการคุณต้องทำดังต่อไปนี้:

  • จากเมนู Start เปิดโปรแกรมแผงควบคุม
  • ค้นหาไอคอน "การเชื่อมต่อเครือข่าย" และเปิดใช้งาน
  • ในหน้าต่างใหม่ คลิกขวาที่การเชื่อมต่อเครือข่ายที่ใช้งานอยู่ และเลือก "คุณสมบัติ" จากรายการแบบเลื่อนลง
  • ไปที่แท็บ "ขั้นสูง"
  • ทำเครื่องหมายที่ช่องถัดจาก "อนุญาตให้ผู้ใช้เครือข่ายอื่นใช้การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตของคอมพิวเตอร์เครื่องนี้"
  • ยืนยันการเปลี่ยนแปลงด้วยปุ่ม "ตกลง"

หากคุณได้รับข้อความว่าไม่สามารถเริ่มบริการการเข้าถึงสาธารณะได้ คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าบริการไคลเอ็นต์ DHCP กำลังทำงานอยู่ หากจำเป็น คุณสามารถตั้งค่าบริการให้เริ่มการทำงานแบบบังคับแทนที่จะดำเนินการโดยอัตโนมัติเมื่อมีการร้องขอ

การตั้งค่า NAT บนเราเตอร์

NAT ในเราเตอร์คืออะไรความเป็นไปได้ในการใช้งานและปัญหาที่สามารถสร้างได้ดังที่อธิบายไว้ข้างต้น ตอนนี้คุณสามารถดำเนินการดำเนินงานได้โดยตรง การตั้งค่าบริการบนเราเตอร์จะขึ้นอยู่กับรุ่น เฟิร์มแวร์ที่ใช้ และพารามิเตอร์อื่นๆ แต่ก็เพียงพอที่จะเข้าใจกลไกเพื่อไม่ให้เกิดปัญหาหรือคำถามเกี่ยวกับการตั้งค่าอุปกรณ์แยกต่างหาก ในการกำหนดค่า ให้ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้ (ตามตัวอย่าง การตั้งค่าจะดำเนินการบนเราเตอร์ Zyxel บนเฟิร์มแวร์ v1):

  • ในเบราว์เซอร์ของคุณ ให้ไปที่หน้าการตั้งค่าเราเตอร์
  • ไปที่เมนู "เครือข่าย - การกำหนดเส้นทาง" ไปที่แท็บ "การกำหนดเส้นทางนโยบาย"

หน้าที่เปิดขึ้นมาจะเป็นหน้าที่จัดการนโยบายการเข้าถึงและการกำหนดเส้นทาง ที่นี่คุณต้องเปิดใช้บริการโดยเปิดใช้งานสวิตช์ไปที่ตำแหน่ง "เปิดใช้งาน" การตั้งค่านั้นทำในกลุ่ม "เกณฑ์" พารามิเตอร์ NAT จะถูกเลือกตามหมวดหมู่ตัวกรองหลายประเภท:

  • ผู้ใช้ - ออกอากาศสำหรับผู้ใช้เฉพาะ
  • ขาเข้า - ผ่านอินเทอร์เฟซเครือข่าย
  • ที่อยู่ต้นทาง - การทดแทนที่อยู่โดยใช้ที่อยู่ต้นทาง
  • ที่อยู่ปลายทาง - ตามที่อยู่ของผู้รับสุดท้าย
  • บริการ - บนพอร์ตบริการเฉพาะ

คุณสามารถเลือกตัวเลือกต่อไปนี้เป็นออบเจ็กต์การเปลี่ยนเส้นทาง:

  • อัตโนมัติ - การเลือกวัตถุปลายทางโดยอัตโนมัติ อินเทอร์เฟซ Wan ได้รับการติดตั้งตามค่าเริ่มต้น
  • เกตเวย์ - เกตเวย์ที่ระบุไว้ล่วงหน้าในการตั้งค่า
  • VPN Tunel - ตามลำดับผ่านอุโมงค์ VPN
  • Trunk - อินเทอร์เฟซที่หลากหลายที่กำหนดค่าให้ทำงานร่วมกัน
  • อินเทอร์เฟซ - อินเทอร์เฟซเฉพาะที่คุณเลือก

ในเราเตอร์แต่ละตัว การตั้งค่าและชื่อของรายการเมนูอาจแตกต่างกัน แต่หลักการสร้าง NAT ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

หากคุณกำลังอ่านเอกสารนี้ เป็นไปได้มากว่าคุณจะเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตและใช้การแปลที่อยู่เครือข่าย ( การแปลที่อยู่เครือข่าย NAT) ตอนนี้! อินเทอร์เน็ตมีขนาดใหญ่เกินกว่าใครจะจินตนาการได้ แม้ว่าจะไม่ทราบขนาดที่แน่นอน แต่การประมาณการในปัจจุบันมีประมาณ 100 ล้านโฮสต์และมีผู้ใช้มากกว่า 350 ล้านคนบนอินเทอร์เน็ต ในความเป็นจริง อัตราการเติบโตนั้นทำให้อินเทอร์เน็ตมีขนาดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกปี เพื่อให้คอมพิวเตอร์สื่อสารกับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นและเว็บเซิร์ฟเวอร์บนอินเทอร์เน็ต จะต้องมีที่อยู่ IP ที่อยู่ IP (IP ย่อมาจาก Internet Protocol) เป็นหมายเลข 32 บิตที่ไม่ซ้ำกันซึ่งระบุตำแหน่งของคอมพิวเตอร์ของคุณบนเครือข่าย โดยพื้นฐานแล้วมันทำงานเหมือนกับที่อยู่ของคุณ: วิธีค้นหาว่าคุณอยู่ที่ไหนและส่งข้อมูลให้กับคุณ ตามทฤษฎี คุณสามารถมีที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกันได้ 4,294,967,296 ที่อยู่ (2^32) จำนวนที่อยู่จริงที่มีอยู่นั้นน้อยกว่า (ประมาณ 3.2 ถึง 3.3 พันล้าน) เนื่องจากวิธีการแบ่งที่อยู่ออกเป็นคลาสต่างๆ และความจำเป็นในการจัดสรรที่อยู่บางส่วนไว้สำหรับมัลติคาสต์ การทดสอบ หรือความต้องการเฉพาะอื่นๆ ด้วยการเพิ่มขึ้นของเครือข่ายในบ้านและเครือข่ายธุรกิจ จำนวนที่อยู่ IP ที่มีอยู่จึงไม่เพียงพออีกต่อไป วิธีแก้ปัญหาที่ชัดเจนคือการออกแบบรูปแบบที่อยู่ใหม่เพื่อรองรับที่อยู่ที่เป็นไปได้มากขึ้น ดังนั้นจึงมีการพัฒนาโปรโตคอล IPv6 แต่การพัฒนานี้จะใช้เวลาหลายปีเนื่องจากต้องมีการปรับเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐานอินเทอร์เน็ตทั้งหมด

นี่คือจุดที่ NAT มาช่วยเหลือเรา โดยพื้นฐานแล้ว การแปลที่อยู่เครือข่ายอนุญาตให้อุปกรณ์เดียว เช่น เราเตอร์ ทำหน้าที่เป็นตัวแทนระหว่างอินเทอร์เน็ต (หรือ "เครือข่ายสาธารณะ") และเครือข่ายท้องถิ่น (หรือ "ส่วนตัว") ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องใช้ที่อยู่ IP ที่ไม่ซ้ำกันเพียงที่อยู่เดียวเพื่อเป็นตัวแทนของคอมพิวเตอร์ทั้งกลุ่มต่อสิ่งอื่นใดที่อยู่นอกเครือข่าย การไม่มีที่อยู่ IP เป็นเพียงเหตุผลหนึ่งที่ต้องใช้ NAT อีกเหตุผลที่ดีอีกสองประการคือความปลอดภัยและการดูแลระบบ

คุณจะได้เรียนรู้ว่าคุณจะได้รับประโยชน์จาก NAT ได้อย่างไร แต่ก่อนอื่น เรามาดู NAT ให้ละเอียดยิ่งขึ้นและดูว่ามันสามารถทำอะไรได้บ้าง

ปลอม

NAT ก็เปรียบเสมือนเลขานุการในสำนักงานขนาดใหญ่ สมมติว่าคุณฝากคำสั่งไว้กับเลขานุการว่าอย่าโอนสายใดๆ ถึงคุณเว้นแต่คุณจะขอ หลังจากนั้น คุณโทรหาผู้มีโอกาสเป็นลูกค้าและฝากข้อความให้เขาโทรกลับ คุณบอกเลขานุการว่าคุณคาดหวังว่าจะได้รับสายจากลูกค้ารายนี้ และสายนั้นจำเป็นต้องโอนสาย ลูกค้าโทรหาหมายเลขหลักของสำนักงานของคุณ ซึ่งเป็นหมายเลขเดียวที่เขารู้ เมื่อลูกค้าบอกเลขาว่าเขากำลังมองหาใคร เลขาฯ จะตรวจสอบรายชื่อพนักงานเพื่อค้นหาชื่อที่ตรงกันและหมายเลขต่อ พนักงานต้อนรับรู้ว่าคุณขอสายนี้ เขาจึงโอนสายผู้โทรไปยังโทรศัพท์ของคุณ

การแปลที่อยู่เครือข่ายที่พัฒนาโดย Cisco นั้นใช้งานโดยอุปกรณ์ (ไฟร์วอลล์ เราเตอร์ หรือคอมพิวเตอร์) ที่อยู่ระหว่างเครือข่ายภายในกับส่วนอื่นๆ ของโลก NAT มาในหลายรูปแบบและสามารถทำงานได้หลายวิธี:

NAT แบบคงที่- การจับคู่ที่อยู่ IP ที่ไม่ได้ลงทะเบียนกับที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียนแบบหนึ่งต่อหนึ่ง มีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อต้องเข้าถึงอุปกรณ์จากภายนอกเครือข่าย

ใน NAT แบบคงที่ คอมพิวเตอร์ที่มีที่อยู่ 192.168.32.10 จะถูกแปลเป็นที่อยู่ 213.18.123.110 เสมอ:


NAT แบบไดนามิก- จับคู่ที่อยู่ IP ที่ไม่ได้ลงทะเบียนกับที่อยู่ที่ลงทะเบียนจากกลุ่มที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียน NAT แบบไดนามิกยังสร้างการจับคู่โดยตรงระหว่างที่อยู่ที่ไม่ได้ลงทะเบียนและที่อยู่ที่ลงทะเบียน แต่การจับคู่อาจเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับที่อยู่ที่ลงทะเบียนที่มีอยู่ในกลุ่มที่อยู่ระหว่างการสื่อสาร

ใน NAT แบบไดนามิก คอมพิวเตอร์ที่มีที่อยู่ 192.168.32.10 จะถูกแปลเป็นที่อยู่แรกที่มีอยู่ในช่วงตั้งแต่ 213.18.123.100 ถึง 213.18.123.150


โอเวอร์โหลดเป็นรูปแบบของ NAT แบบไดนามิกที่จับคู่ที่อยู่ที่ไม่ได้ลงทะเบียนหลายรายการกับที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียนเดียวโดยใช้พอร์ตที่แตกต่างกัน หรือที่เรียกว่า PAT (การแปลที่อยู่พอร์ต)

เมื่อโอเวอร์โหลด คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องบนเครือข่ายส่วนตัวจะถูกแปลเป็นที่อยู่เดียวกัน (213.18.123.100) แต่มีหมายเลขพอร์ตต่างกัน


ทับซ้อนกัน- เมื่อที่อยู่ IP ที่ใช้ในเครือข่ายภายในของคุณถูกใช้บนเครือข่ายอื่นด้วย เราเตอร์จะต้องเก็บตารางการค้นหาของที่อยู่เหล่านี้ เพื่อให้สามารถสกัดกั้นและแทนที่ด้วยที่อยู่ IP ที่ไม่ซ้ำกันที่ลงทะเบียนไว้ สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าเราเตอร์ NAT ต้องแปลที่อยู่ "ภายใน" เป็นที่อยู่เฉพาะที่ลงทะเบียนไว้ และต้องแปลที่อยู่ที่ลงทะเบียน "ภายนอก" เป็นที่อยู่เฉพาะของเครือข่ายส่วนตัวด้วย ซึ่งสามารถทำได้ผ่าน NAT แบบคงที่ หรือคุณสามารถใช้ DNS และใช้ NAT แบบไดนามิกได้

ตัวอย่าง:
ช่วง IP ภายใน (237.16.32.xx) ยังเป็นช่วงที่ลงทะเบียนซึ่งใช้โดยเครือข่ายอื่นด้วย ดังนั้นเราเตอร์จึงแปลที่อยู่เพื่อหลีกเลี่ยงความขัดแย้งที่อาจเกิดขึ้น นอกจากนี้ยังจะแปลที่อยู่ IP ทั่วโลกที่ลงทะเบียนกลับไปเป็นที่อยู่ในเครื่องที่ไม่ได้ลงทะเบียนเมื่อแพ็กเก็ตถูกส่งไปยังเครือข่ายภายใน


เครือข่ายภายในมักเป็น LAN (Local Area Network) ซึ่งส่วนใหญ่มักเรียกว่าโดเมน stub โดเมน stub คือ LAN ที่ใช้ที่อยู่ IP ภายใน การรับส่งข้อมูลเครือข่ายส่วนใหญ่ในโดเมนดังกล่าวเป็นแบบท้องถิ่นและไม่ได้ออกจากเครือข่ายภายใน โดเมนสามารถมีทั้งที่อยู่ IP ที่จดทะเบียนและไม่ได้ลงทะเบียน แน่นอนว่าคอมพิวเตอร์ใดๆ ที่ใช้ที่อยู่ IP ที่ไม่ได้ลงทะเบียนจะต้องใช้ NAT เพื่อสื่อสารกับส่วนอื่นๆ ของโลก

NAT สามารถกำหนดค่าได้หลายวิธี ในตัวอย่างด้านล่าง เราเตอร์ NAT ได้รับการกำหนดค่าให้แปลที่อยู่ IP ที่ไม่ได้ลงทะเบียน (ที่อยู่ภายในเครื่อง) ที่อยู่บนเครือข่ายส่วนตัว (ภายใน) เป็นที่อยู่ IP ที่ลงทะเบียน สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อใดก็ตามที่อุปกรณ์ภายในซึ่งมีที่อยู่ที่ไม่ได้ลงทะเบียนจำเป็นต้องสื่อสารกับเครือข่ายภายนอก


การโอเวอร์โหลด NAT ใช้คุณลักษณะของสแต็กโปรโตคอล TCP/IP เช่น มัลติเพล็กซ์ ซึ่งช่วยให้คอมพิวเตอร์สามารถรักษาการเชื่อมต่อหลายรายการพร้อมกันกับคอมพิวเตอร์ระยะไกลโดยใช้พอร์ต TCP หรือ UDP ที่แตกต่างกัน แพ็กเก็ต IP มีส่วนหัวที่ประกอบด้วยข้อมูลต่อไปนี้:

  • ที่อยู่ต้นทาง - ที่อยู่ IP ของคอมพิวเตอร์ต้นทาง เช่น 201.3.83.132
  • พอร์ตต้นทาง - หมายเลขพอร์ต TCP หรือ UDP ที่คอมพิวเตอร์กำหนดให้เป็นแหล่งสำหรับแพ็กเก็ตนี้ เช่น พอร์ต 1080
  • ที่อยู่ปลายทาง - ที่อยู่ IP ของคอมพิวเตอร์ผู้รับ ตัวอย่างเช่น 145.51.18.223
  • พอร์ตปลายทาง - หมายเลขพอร์ต TCP หรือ UDP ที่ขอให้คอมพิวเตอร์ต้นทางเปิดบนแอปพลิเคชัน เช่น พอร์ต 3021

ที่อยู่ IP ระบุเครื่องทั้งสองเครื่องในแต่ละด้าน ในขณะที่หมายเลขพอร์ตช่วยให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อระหว่างเครื่องทั้งสองนั้นมีตัวระบุที่ไม่ซ้ำกัน การรวมกันของตัวเลขทั้งสี่นี้จะกำหนดการเชื่อมต่อ TCP/IP เดียว แต่ละหมายเลขพอร์ตใช้ 16 บิต ซึ่งหมายความว่ามีค่าที่เป็นไปได้ 65,536 (2^16) ในความเป็นจริง เนื่องจากผู้ผลิตแต่ละรายแสดงพอร์ตในลักษณะที่แตกต่างกันเล็กน้อย คุณจึงคาดว่าจะมีพอร์ตให้เลือกประมาณ 4,000 พอร์ต

ตัวอย่างของ NAT และ NAT แบบไดนามิกที่มีการโอเวอร์โหลด

ด้านล่างนี้คือวิธีการทำงานของ NAT แบบไดนามิก

คลิกที่ปุ่มสีเขียวปุ่มใดปุ่มหนึ่งเพื่อส่งแพ็กเก็ตที่สำเร็จไปยังหรือจากเครือข่ายภายใน คลิกที่ปุ่มสีแดงปุ่มใดปุ่มหนึ่งเพื่อส่งแพ็กเก็ตที่เราเตอร์จะทิ้งเนื่องจากที่อยู่ที่ไม่ถูกต้อง

  • ภายในได้รับการตั้งค่าด้วยที่อยู่ IP ที่ไม่ได้จัดสรรให้กับบริษัทนี้โดยเฉพาะโดย IANA (Internet Assigned Numbers Authority) ซึ่งเป็นสำนักระดับโลกที่แจกที่อยู่ IP ที่อยู่ดังกล่าวควรถือว่าไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ เนื่องจากที่อยู่ดังกล่าวไม่ซ้ำกัน เหล่านี้เป็นที่อยู่ในท้องถิ่นภายใน
  • บริษัทติดตั้งเราท์เตอร์ด้วย NAT เราเตอร์มีที่อยู่ IP ที่ไม่ซ้ำกันมากมายที่ออกให้กับบริษัท เหล่านี้เป็นที่อยู่สากลภายใน
  • คอมพิวเตอร์บน LAN กำลังพยายามเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ภายนอกเครือข่าย เช่น เว็บเซิร์ฟเวอร์
  • เราเตอร์รับแพ็กเก็ตจากคอมพิวเตอร์บน LAN
  • หลังจากตรวจสอบตารางเส้นทางและกระบวนการตรวจสอบการแปลแล้ว เราเตอร์จะจัดเก็บที่อยู่คอมพิวเตอร์ที่ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ในตารางการแปลที่อยู่ เราเตอร์จะแทนที่ที่อยู่ที่ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ของคอมพิวเตอร์ที่ส่งด้วยที่อยู่ IP แรกที่มีอยู่ในช่วงที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกัน ขณะนี้ตารางการแปลมีการแสดงที่อยู่ IP ที่ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ของคอมพิวเตอร์ซึ่งสอดคล้องกับหนึ่งในที่อยู่ IP ที่ไม่ซ้ำกัน
  • เมื่อแพ็กเก็ตส่งคืนจากคอมพิวเตอร์ปลายทาง เราเตอร์จะตรวจสอบที่อยู่ปลายทางในแพ็กเก็ต จากนั้นจะดูที่ตารางการแปลที่อยู่เพื่อค้นหาว่าคอมพิวเตอร์เครื่องใดในโดเมนที่มีแพ็กเก็ตอยู่ โดยจะเปลี่ยนที่อยู่ผู้รับเป็นที่อยู่เดิมที่จัดเก็บไว้ในตารางการแปลและส่งแพ็กเก็ตไปยังคอมพิวเตอร์ที่ต้องการ หากเราเตอร์ไม่พบรายการที่ตรงกันในตาราง เราเตอร์จะละทิ้งแพ็กเก็ตนั้น
  • คอมพิวเตอร์ได้รับแพ็คเก็ตจากเราเตอร์และกระบวนการทั้งหมดจะเกิดขึ้นซ้ำในขณะที่คอมพิวเตอร์สื่อสารกับระบบภายนอก
ต่อไปเรามาดูกันว่าการโอเวอร์โหลดทำงานอย่างไร
  • เครือข่ายภายในได้รับการตั้งค่าด้วยที่อยู่ IP ที่ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ซึ่งไม่ได้จัดสรรให้กับบริษัทโดยเฉพาะ
  • บริษัทติดตั้งเราท์เตอร์ด้วย NAT เราเตอร์มีที่อยู่ IP เฉพาะที่ออกโดย IANA
  • คอมพิวเตอร์ในโดเมนกำลังพยายามเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ภายนอกเครือข่าย เช่น เว็บเซิร์ฟเวอร์
  • เราเตอร์ได้รับแพ็กเก็ตจากคอมพิวเตอร์ในโดเมน
  • หลังจากกำหนดเส้นทางและตรวจสอบแพ็กเก็ตเพื่อทำการแปล เราเตอร์จะจัดเก็บที่อยู่ IP และหมายเลขพอร์ตที่ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ของคอมพิวเตอร์ไว้ในตารางการแปล เราเตอร์จะแทนที่ที่อยู่ IP ที่ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ของคอมพิวเตอร์ที่ส่งด้วยที่อยู่ IP ของเราเตอร์ เราเตอร์จะแทนที่พอร์ตต้นทางของคอมพิวเตอร์ของผู้ส่งด้วยหมายเลขพอร์ตแบบสุ่มและจัดเก็บไว้ในตารางการแปลที่อยู่สำหรับผู้ส่งรายนั้น ตารางการแปลจะแสดงที่อยู่ IP ที่ไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้ของคอมพิวเตอร์และหมายเลขพอร์ต พร้อมด้วยที่อยู่ IP ของเราเตอร์
  • เมื่อแพ็กเก็ตส่งคืนจากปลายทาง เราเตอร์จะตรวจสอบพอร์ตปลายทางในแพ็กเก็ต จากนั้นจะดูที่ตารางการแปลเพื่อค้นหาว่าคอมพิวเตอร์เครื่องใดในโดเมนที่เป็นของแพ็คเกจ จากนั้นเราเตอร์จะเปลี่ยนที่อยู่ของผู้รับและพอร์ตของผู้รับเป็นค่าที่เก็บไว้ก่อนหน้านี้ในตารางการแปลและส่งแพ็กเก็ตไปยังโหนดปลายทาง
  • คอมพิวเตอร์ได้รับแพ็กเก็ตจากเราเตอร์และกระบวนการนี้เกิดขึ้นซ้ำ
  • เนื่องจากขณะนี้เราเตอร์ NAT มีที่อยู่ต้นทางและพอร์ตต้นทางของคอมพิวเตอร์เก็บไว้ในตารางการแปล จึงจะยังคงใช้หมายเลขพอร์ตเดียวกันสำหรับการเชื่อมต่อครั้งต่อไป แต่ละครั้งที่เราเตอร์เข้าถึงรายการในตารางการแปล ตัวจับเวลาอายุการใช้งานสำหรับรายการนี้จะถูกรีเซ็ต หากไม่สามารถเข้าถึงรายการก่อนที่ตัวจับเวลาจะหมดลง รายการนั้นจะถูกลบออกจากตาราง

จำนวนการออกอากาศพร้อมกันที่เราเตอร์จะรองรับนั้นพิจารณาจากจำนวน DRAM (Dynamic Random Access Memory) เป็นหลัก เนื่องจากรายการตารางการแปลทั่วไปมีขนาดประมาณ 160 ไบต์ เราเตอร์ที่มี RAM ขนาด 4 MB สามารถรองรับการเชื่อมต่อพร้อมกัน 26,214 รายการในทางทฤษฎี ซึ่งเพียงพอสำหรับแอปพลิเคชันส่วนใหญ่

การรักษาความปลอดภัยและการบริหาร

การใช้ NAT แบบไดนามิกจะสร้างไฟร์วอลล์ระหว่างเครือข่ายภายในของคุณกับเครือข่ายภายนอกหรืออินเทอร์เน็ตโดยอัตโนมัติ Dynamic NAT อนุญาตเฉพาะการเชื่อมต่อที่มาจากเครือข่ายท้องถิ่นเท่านั้น โดยพื้นฐานแล้ว หมายความว่าคอมพิวเตอร์บนเครือข่ายภายนอกไม่สามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ของคุณได้ เว้นแต่คอมพิวเตอร์ของคุณจะเริ่มการเชื่อมต่อแล้ว วิธีนี้ทำให้คุณสามารถท่องอินเทอร์เน็ตและเชื่อมต่อกับไซต์ หรือแม้แต่อัปโหลดไฟล์ได้ แต่ไม่มีใครสามารถคว้าที่อยู่ IP ของคุณแล้วใช้เชื่อมต่อกับพอร์ตบนคอมพิวเตอร์ของคุณได้อีกต่อไป

NAT แบบคงที่หรือที่เรียกว่าการแมปขาเข้า ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อที่เริ่มต้นโดยอุปกรณ์ภายนอกกับคอมพิวเตอร์บน LAN ภายใต้สถานการณ์บางอย่าง ตัวอย่างเช่น คุณสามารถแมปที่อยู่ส่วนกลางภายในกับที่อยู่ภายในเฉพาะที่กำหนดให้กับเว็บเซิร์ฟเวอร์ของคุณ

NAT แบบคงที่ช่วยให้คอมพิวเตอร์บน LAN สามารถรักษาที่อยู่เฉพาะเมื่อสื่อสารกับอุปกรณ์ภายนอกเครือข่าย:


เราเตอร์ NAT บางตัวมีการกรองและบันทึกการรับส่งข้อมูลอย่างกว้างขวาง การกรองช่วยให้บริษัทของคุณควบคุมได้ว่าพนักงานจะเยี่ยมชมเว็บไซต์ใดบนอินเทอร์เน็ต เพื่อป้องกันไม่ให้พวกเขาดูเนื้อหาที่น่าสงสัย คุณสามารถใช้การบันทึกปริมาณการใช้ข้อมูลเพื่อสร้างบันทึกว่าไซต์ใดมีการเยี่ยมชม และสร้างรายงานต่างๆ ตามข้อมูลนี้

บางครั้งการแปลที่อยู่เครือข่ายอาจสับสนกับพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์ ซึ่งมีความแตกต่างบางประการ NAT มีความโปร่งใสต่อคอมพิวเตอร์ต้นทางและปลายทาง ไม่มีใครรู้ว่านี่กำลังเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ที่สาม แต่พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์ไม่โปร่งใส คอมพิวเตอร์ต้นทางรู้ว่านี่คือการร้องขอไปยังพร็อกซี คอมพิวเตอร์ปลายทางคิดว่าพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์เป็นคอมพิวเตอร์ต้นทางและเกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์โดยตรง นอกจากนี้ โดยทั่วไปพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์จะทำงานที่เลเยอร์ 4 (การขนส่ง) ของโมเดล OSI หรือสูงกว่า ในขณะที่ NAT เป็นโปรโตคอลเลเยอร์ 3 (เครือข่าย) การทำงานในระดับที่สูงกว่าจะทำให้พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์ช้ากว่าอุปกรณ์ NAT ในกรณีส่วนใหญ่

2 32 หรือ 4 294 967 296 IPv4ที่อยู่เยอะมากใช่ไหม? ดูเหมือนว่าจะเป็นเช่นนั้น อย่างไรก็ตาม ด้วยการแพร่กระจายของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล อุปกรณ์พกพา และการเติบโตอย่างรวดเร็วของอินเทอร์เน็ต ในไม่ช้าก็เห็นได้ชัดว่าที่อยู่ IPv4 4.3 พันล้านที่อยู่นั้นไม่เพียงพอ วิธีแก้ปัญหาระยะยาวคือ IPv6แต่จำเป็นต้องมีวิธีแก้ปัญหาที่เร็วกว่าเพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลนที่อยู่ และการตัดสินใจครั้งนี้ก็กลายเป็น NAT (การแปลที่อยู่เครือข่าย).

แนทคืออะไร

โดยทั่วไปเครือข่ายได้รับการออกแบบโดยใช้ที่อยู่ IP ส่วนตัว เหล่านี้คือที่อยู่ 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 และ 192.168.0.0/16 - ที่อยู่ส่วนตัวเหล่านี้ถูกใช้ภายในองค์กรหรือไซต์เพื่อให้อุปกรณ์สามารถสื่อสารภายในเครื่องและไม่ได้ถูกกำหนดเส้นทางผ่านอินเทอร์เน็ต หากต้องการอนุญาตให้อุปกรณ์ที่มีที่อยู่ IPv4 ส่วนตัวเข้าถึงอุปกรณ์และทรัพยากรภายนอกเครือข่ายท้องถิ่น ที่อยู่ส่วนตัวจะต้องถูกแปลเป็นที่อยู่สาธารณะก่อน

และเป็นเพียง NAT ที่แปลงที่อยู่ส่วนตัวให้เป็นที่อยู่สาธารณะ ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์ที่มีที่อยู่ IPv4 ส่วนตัวสามารถเข้าถึงทรัพยากรภายนอกเครือข่ายส่วนตัวได้ NAT เมื่อรวมกับที่อยู่ IPv4 ส่วนตัว ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีที่มีประโยชน์ในการจัดเก็บที่อยู่ IPv4 สาธารณะ ที่อยู่ IPv4 สาธารณะหนึ่งรายการสามารถใช้ได้กับอุปกรณ์นับร้อยหรือหลายพันเครื่อง โดยแต่ละเครื่องมีที่อยู่ IPv4 ส่วนตัว NAT มีประโยชน์เพิ่มเติมในการเพิ่มระดับความเป็นส่วนตัวและความปลอดภัยให้กับเครือข่าย เนื่องจากจะซ่อนที่อยู่ IPv4 ภายในจากเครือข่ายภายนอก

เราเตอร์ที่เปิดใช้งาน NAT สามารถกำหนดค่าด้วยที่อยู่ IPv4 สาธารณะที่ถูกต้องตั้งแต่หนึ่งรายการขึ้นไป ที่อยู่สาธารณะเหล่านี้เรียกว่ากลุ่ม NAT เมื่ออุปกรณ์บนเครือข่ายภายในส่งการรับส่งข้อมูลจากเครือข่ายไปยังภายนอก เราเตอร์ที่เปิดใช้งาน NAT จะแปลที่อยู่ IPv4 ภายในของอุปกรณ์เป็นที่อยู่สาธารณะจากพูล NAT สำหรับอุปกรณ์ภายนอก การรับส่งข้อมูลทั้งหมดที่เข้าและออกจากเครือข่ายดูเหมือนจะมีที่อยู่ IPv4 สาธารณะ

เราเตอร์ NAT มักจะทำงานที่ชายแดน ต้นขั้ว-เครือข่าย เครือข่ายสตับคือเครือข่ายสตับที่มีการเชื่อมต่อกับเครือข่ายข้างเคียงหนึ่งครั้ง โดยมีการเข้าและออกจากเครือข่ายหนึ่งครั้ง

เมื่ออุปกรณ์ภายในเครือข่าย Stub ต้องการสื่อสารกับอุปกรณ์ภายนอกเครือข่าย แพ็กเก็ตจะถูกส่งต่อไปยังเราเตอร์ชายแดน และจะดำเนินการตามกระบวนการ NAT โดยแปลที่อยู่ส่วนตัวภายในของอุปกรณ์ให้เป็นที่อยู่สาธารณะ ภายนอก และกำหนดเส้นทางได้

คำศัพท์เฉพาะของ NAT

ในคำศัพท์เฉพาะทางของ NAT เครือข่ายภายในคือชุดของเครือข่ายที่จะแปล เครือข่ายภายนอกหมายถึงเครือข่ายอื่นๆ ทั้งหมด

เมื่อใช้ NAT ที่อยู่ IPv4 จะมีการกำหนดที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับว่าอยู่บนเครือข่ายส่วนตัวหรือเครือข่ายสาธารณะ (อินเทอร์เน็ต) และการรับส่งข้อมูลเป็นขาเข้าหรือขาออก

NAT มีที่อยู่สี่ประเภท:

  • ภายในที่อยู่ท้องถิ่น;
  • ที่อยู่ภายในส่วนกลาง;
  • ที่อยู่นอกท้องถิ่น;
  • ที่อยู่ภายนอกส่วนกลาง;

เมื่อพิจารณาว่าจะใช้ที่อยู่ประเภทใด สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าคำศัพท์ NAT จะถูกนำมาใช้ในแง่ของอุปกรณ์ที่มีที่อยู่ที่แปลเสมอ:

  • ที่อยู่ภายใน- ที่อยู่ของอุปกรณ์ที่แปลโดย NAT
  • ที่อยู่ภายนอก- ที่อยู่อุปกรณ์ปลายทาง
  • ที่อยู่ในท้องถิ่น- นี่คือที่อยู่ใด ๆ ที่แสดงในส่วนภายในของเครือข่าย
  • ที่อยู่สากล- นี่คือที่อยู่ใด ๆ ที่แสดงบนส่วนภายนอกของเครือข่าย

ลองดูสิ่งนี้โดยใช้แผนภาพตัวอย่าง


ในรูป พีซีมีโลคัลภายใน ( ภายในท้องถิ่น) ที่อยู่คือ 192.168.1.5 และจากมุมมองของเว็บเซิร์ฟเวอร์มีที่อยู่ภายนอก ( ข้างนอก) ที่อยู่ 208.141.17.4 เมื่อแพ็กเก็ตถูกส่งจากพีซีไปยังที่อยู่โกลบอลของเว็บเซิร์ฟเวอร์ ระบบภายใน ( ภายในท้องถิ่น) ที่อยู่พีซีถูกแปลเป็น 208.141.16.5 ( ภายในระดับโลก- โดยปกติแล้วที่อยู่อุปกรณ์ภายนอกจะไม่ถูกแปลเนื่องจากเป็นที่อยู่ IPv4 สาธารณะ

เป็นที่น่าสังเกตว่าพีซีมีที่อยู่ในท้องถิ่นและที่อยู่ทั่วโลกที่แตกต่างกัน ในขณะที่เว็บเซิร์ฟเวอร์มีที่อยู่ IP สาธารณะเดียวกัน จากมุมมองของเขา การรับส่งข้อมูลที่มาจากพีซีนั้นมาจากที่อยู่สากลภายใน 208.141.16.5 เราเตอร์ NAT คือจุดแบ่งเขตระหว่างเครือข่ายภายในและภายนอก และระหว่างที่อยู่ในเครื่องและที่อยู่ทั่วโลก

เงื่อนไข ข้างในและ ข้างนอกรวมกับเงื่อนไข ท้องถิ่นและ ทั่วโลกเพื่อเชื่อมโยงไปยังที่อยู่เฉพาะ ในรูป เราเตอร์ได้รับการกำหนดค่าให้จัดเตรียม NAT และมีกลุ่มที่อยู่สาธารณะเพื่อกำหนดให้กับโฮสต์ภายใน

รูปภาพนี้แสดงวิธีการส่งการรับส่งข้อมูลจากพีซีภายในไปยังเว็บเซิร์ฟเวอร์ภายนอก ผ่านเราเตอร์ที่เปิดใช้งาน NAT และส่งต่อและส่งต่อในทิศทางตรงกันข้าม


ที่อยู่ภายในท้องถิ่น ( ภายในที่อยู่ท้องถิ่น) - ที่อยู่ต้นทางที่มองเห็นได้จากเครือข่ายภายใน ในรูปที่อยู่ 192.168.1.5 ถูกกำหนดให้กับพีซี - นี่คือที่อยู่ภายในเครื่อง

ที่อยู่ร่วมภายใน ( ที่อยู่ภายในส่วนกลาง) - ที่อยู่ต้นทางที่มองเห็นได้จากเครือข่ายภายนอก ในรูป เมื่อการรับส่งข้อมูลจากพีซีถูกส่งไปยังเว็บเซิร์ฟเวอร์ที่ 208.141.17.4 เราเตอร์จะแปลที่อยู่ภายในเครื่อง ( ภายในที่อยู่ท้องถิ่น) ไปยังที่อยู่ส่วนกลางภายใน ( ที่อยู่ภายในส่วนกลาง- ในกรณีนี้ เราเตอร์จะเปลี่ยนที่อยู่ต้นทาง IPv4 จาก 192.168.1.5 เป็น 208.141.16.5

ที่อยู่ร่วมภายนอก ( ที่อยู่ภายนอกส่วนกลาง) - ที่อยู่ของผู้รับซึ่งมองเห็นได้จากเครือข่ายภายนอก นี่คือที่อยู่ IPv4 ที่สามารถกำหนดเส้นทางได้ทั่วโลกซึ่งกำหนดให้กับโฮสต์บนอินเทอร์เน็ต ในแผนภาพ เว็บเซิร์ฟเวอร์พร้อมใช้งานที่ 208.141.17.4 ส่วนใหญ่แล้ว ที่อยู่ภายนอกภายในและภายนอกส่วนกลางจะเหมือนกัน

ที่อยู่ท้องถิ่นภายนอก ( ที่อยู่นอกท้องถิ่น) - ที่อยู่ผู้รับมองเห็นได้จากเครือข่ายภายใน ในตัวอย่างนี้ พีซีส่งการรับส่งข้อมูลไปยังเว็บเซิร์ฟเวอร์ที่ 208.141.17.4

ลองพิจารณาเส้นทางทั้งหมดของแพ็กเก็ต พีซีที่มีที่อยู่ 192.168.1.5 กำลังพยายามสื่อสารกับเว็บเซิร์ฟเวอร์ 208.141.17.4 เมื่อแพ็กเก็ตมาถึงเราเตอร์ที่เปิดใช้งาน NAT มันจะอ่านที่อยู่ปลายทาง IPv4 ของแพ็กเก็ตเพื่อตรวจสอบว่าแพ็กเก็ตนั้นตรงตามเกณฑ์ที่ระบุไว้สำหรับการแปลหรือไม่ ในตัวอย่างนี้ ที่อยู่ต้นทางตรงตามเกณฑ์และแปลจาก 192.168.1.5 ( ภายในที่อยู่ท้องถิ่น) ที่ 208.141.16.5 - ที่อยู่ภายในส่วนกลาง- เราเตอร์จะเพิ่มการแมปที่อยู่ภายในเครื่องกับที่อยู่ส่วนกลางลงในตาราง NAT และส่งแพ็กเก็ตพร้อมที่อยู่ต้นทางที่แปลไปยังปลายทาง เว็บเซิร์ฟเวอร์ตอบสนองด้วยแพ็กเก็ตที่ส่งไปยังที่อยู่ส่วนกลางภายในของพีซี (208.141.16.5) เราเตอร์ได้รับแพ็กเก็ตที่มีที่อยู่ปลายทาง 208.141.16.5 และตรวจสอบตาราง NAT ซึ่งค้นหารายการสำหรับการแมปนี้ ใช้ข้อมูลนี้และแปลที่อยู่ส่วนกลางภายใน (208.141.16.5) กลับเป็นที่อยู่ภายในเครื่อง (192.168.1.5) และแพ็กเก็ตจะถูกส่งต่อไปยังพีซี

ประเภท NAT

การแปล NAT มีสามประเภท:

  • การแปลที่อยู่แบบคงที่ (NAT แบบคงที่)- การแมปที่อยู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่างที่อยู่ท้องถิ่นและทั่วโลก
  • การแปลที่อยู่แบบไดนามิก (Dynamic NAT)- การแมปที่อยู่แบบหลายต่อหลายรายการระหว่างที่อยู่ในท้องถิ่นและทั่วโลก
  • การแปลที่อยู่พอร์ต (NAT)- การแมปที่อยู่แบบหลายผู้รับระหว่างที่อยู่ท้องถิ่นและทั่วโลกโดยใช้พอร์ต วิธีการนี้เรียกอีกอย่างว่า NAT โอเวอร์โหลด;

NAT แบบคงที่ใช้การจับคู่ที่อยู่ในท้องถิ่นและทั่วโลกแบบหนึ่งต่อหนึ่ง การแมปเหล่านี้ได้รับการกำหนดค่าโดยผู้ดูแลระบบเครือข่ายและคงอยู่อย่างถาวร เมื่ออุปกรณ์ส่งการรับส่งข้อมูลไปยังอินเทอร์เน็ต ที่อยู่ภายในเครื่องจะถูกแปลเป็นที่อยู่ร่วมภายในที่กำหนดค่าไว้ สำหรับเครือข่ายภายนอก อุปกรณ์เหล่านี้มีที่อยู่ IPv4 สาธารณะ NAT แบบคงที่มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับเว็บเซิร์ฟเวอร์หรืออุปกรณ์ที่ต้องมีที่อยู่ที่สอดคล้องกันซึ่งสามารถเข้าถึงได้จากอินเทอร์เน็ต เช่น เว็บเซิร์ฟเวอร์ของบริษัท NAT แบบคงที่ต้องมีที่อยู่สาธารณะในจำนวนที่เพียงพอเพื่อให้ตรงตามจำนวนเซสชันผู้ใช้พร้อมกันทั้งหมด

ตาราง NAT แบบคงที่มีลักษณะดังนี้:


Dynamic NAT ใช้กลุ่มที่อยู่สาธารณะและกำหนดตามลำดับก่อนหลัง เมื่ออุปกรณ์ภายในร้องขอการเข้าถึงเครือข่ายภายนอก NAT แบบไดนามิกจะกำหนดที่อยู่ IPv4 สาธารณะที่พร้อมใช้งานจากพูล เช่นเดียวกับ NAT แบบคงที่ NAT แบบไดนามิกจำเป็นต้องมีที่อยู่สาธารณะในจำนวนที่เพียงพอเพื่อตอบสนองจำนวนเซสชันผู้ใช้พร้อมกันทั้งหมด

ตาราง NAT แบบไดนามิกมีลักษณะดังนี้:


การแปลที่อยู่พอร์ต (PAT)

กททออกอากาศที่อยู่ส่วนตัวหลายรายการไปยังที่อยู่สาธารณะตั้งแต่หนึ่งรายการขึ้นไป นี่คือสิ่งที่เราเตอร์ที่บ้านส่วนใหญ่ทำ ISP กำหนดที่อยู่เดียวให้กับเราเตอร์ แต่สมาชิกในครอบครัวหลายคนสามารถเข้าถึงอินเทอร์เน็ตได้ในเวลาเดียวกัน นี่เป็นรูปแบบ NAT ที่พบบ่อยที่สุด

ด้วย PAT ที่อยู่หลายรายการสามารถแมปกับที่อยู่หนึ่งรายการขึ้นไปได้ เนื่องจากที่อยู่ส่วนตัวแต่ละรายการจะถูกติดตามด้วยหมายเลขพอร์ตด้วย เมื่ออุปกรณ์เริ่มเซสชัน ทีพีซี/ไอพีจะสร้างค่าพอร์ตต้นทาง TCPหรือ ยูดีพีเพื่อระบุเซสชันโดยไม่ซ้ำกัน เมื่อเราเตอร์ NAT ได้รับแพ็คเก็ตจากไคลเอนต์ เราเตอร์จะใช้หมายเลขพอร์ตต้นทางเพื่อระบุการแปล NAT ที่เฉพาะเจาะจง PAT ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ใช้หมายเลขพอร์ต TCP ที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละเซสชัน เมื่อการตอบสนองถูกส่งกลับจากเซิร์ฟเวอร์ หมายเลขพอร์ตต้นทางซึ่งกลายเป็นหมายเลขพอร์ตปลายทางบนเส้นทางส่งคืน จะกำหนดอุปกรณ์ที่เราเตอร์ส่งต่อแพ็กเก็ตไป

ภาพแสดงกระบวนการ PAT PAT เพิ่มหมายเลขพอร์ตต้นทางที่ไม่ซ้ำกันให้กับที่อยู่ส่วนกลางภายในเพื่อแยกความแตกต่างระหว่างการแปล


ขณะที่เราเตอร์ประมวลผลแต่ละแพ็กเก็ต เราเตอร์จะใช้หมายเลขพอร์ต (1331 และ 1555 ในตัวอย่างนี้) เพื่อระบุอุปกรณ์ที่เป็นที่มาของแพ็กเก็ต

ที่อยู่ต้นทาง ( ที่อยู่ต้นทาง) คือที่อยู่ภายในเครื่องภายในซึ่งมีหมายเลขพอร์ตต่อท้ายที่กำหนดโดย TCP/IP ที่อยู่ปลายทาง ( ที่อยู่ปลายทาง) คือที่อยู่ในเครื่องภายนอกซึ่งมีหมายเลขพอร์ตบริการต่อท้าย ในตัวอย่างนี้ พอร์ตบริการคือ 80: HTTP

สำหรับที่อยู่ต้นทาง เราเตอร์จะแปลที่อยู่ภายในเครื่องเป็นที่อยู่ร่วมภายในโดยมีหมายเลขพอร์ตต่อท้าย ที่อยู่ปลายทางไม่เปลี่ยนแปลง แต่ปัจจุบันเรียกว่าที่อยู่ IP สากลภายนอก เมื่อเว็บเซิร์ฟเวอร์ตอบสนอง เส้นทางจะกลับกัน

ในตัวอย่างนี้ หมายเลขพอร์ตไคลเอ็นต์ 1331 และ 1555 ไม่ได้เปลี่ยนแปลงบนเราเตอร์ NAT นี่ไม่ใช่สถานการณ์ที่เป็นไปได้มากนัก เนื่องจากมีโอกาสที่ดีที่หมายเลขพอร์ตเหล่านี้จะถูกแนบไปกับเซสชันอื่นที่ใช้งานอยู่อยู่แล้ว PAT พยายามรักษาพอร์ตต้นทางดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม หากมีการใช้งานพอร์ตต้นทางดั้งเดิมแล้ว PAT จะกำหนดหมายเลขพอร์ตแรกที่มีอยู่ โดยเริ่มจากจุดเริ่มต้นของกลุ่มพอร์ตที่เกี่ยวข้อง 0-511, 512-1023 หรือ 1024-65535 - เมื่อไม่มีพอร์ตอีกต่อไปและมีที่อยู่ภายนอกมากกว่าหนึ่งรายการในกลุ่มที่อยู่ PAT จะย้ายไปยังที่อยู่ถัดไปเพื่อพยายามจัดสรรพอร์ตต้นทางดั้งเดิม กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าจะไม่มีพอร์ตหรือที่อยู่ IP ภายนอกอีกต่อไป

นั่นคือหากโฮสต์อื่นสามารถเลือกหมายเลขพอร์ตเดียวกัน 1444 ได้ ซึ่งเป็นที่ยอมรับสำหรับที่อยู่ภายในเนื่องจากโฮสต์มีที่อยู่ IP ส่วนตัวที่ไม่ซ้ำกัน อย่างไรก็ตาม บนเราเตอร์ NAT จะต้องเปลี่ยนหมายเลขพอร์ต - มิฉะนั้นแพ็กเก็ตจากโฮสต์ที่ต่างกันสองโฮสต์จะปล่อยให้มีที่อยู่ต้นทางเดียวกัน ดังนั้น PAT จึงกำหนดพอร์ตถัดไปที่มีอยู่ (1445) ให้กับที่อยู่โฮสต์ที่สอง

มาสรุปการเปรียบเทียบระหว่าง NAT และ PAT กันดีกว่า ดังที่คุณเห็นจากตาราง NAT แปลที่อยู่ IPv4 บนพื้นฐาน 1:1 ระหว่างที่อยู่ IPv4 ส่วนตัวและที่อยู่ IPv4 สาธารณะ อย่างไรก็ตาม PAT จะเปลี่ยนทั้งที่อยู่และหมายเลขพอร์ต NAT ส่งต่อแพ็กเก็ตขาเข้าไปยังที่อยู่ภายในตามที่อยู่ IP ต้นทางขาเข้าที่กำหนดโดยโฮสต์บนเครือข่ายสาธารณะ ในขณะที่ PAT โดยปกติแล้วจะมีที่อยู่ IPv4 ที่เปิดเผยต่อสาธารณะเพียงหนึ่งหรือน้อยมาก และแพ็กเก็ตขาเข้าจะถูกส่งต่อตามตาราง NAT ของเราเตอร์ .

แล้วแพ็กเก็ต IPv4 ที่มีข้อมูลอื่นที่ไม่ใช่ TCP หรือ UDP ล่ะ แพ็กเก็ตเหล่านี้ไม่มีหมายเลขพอร์ตของเลเยอร์ 4 PAT แปลโปรโตคอลทั่วไปส่วนใหญ่ที่ดำเนินการโดย IPv4 ซึ่งไม่ได้ใช้ TCP หรือ UDP เป็นโปรโตคอลของเลเยอร์การขนส่ง สิ่งที่พบบ่อยที่สุดคือ ICMPv4 โปรโตคอลแต่ละประเภทได้รับการจัดการที่แตกต่างกันโดย PAT ตัวอย่างเช่น ข้อความคำขอ ICMPv4 คำขอ echo และการตอบกลับจะรวมรหัสคำขอด้วย รหัสแบบสอบถาม- ICMPv4 ใช้ Query ID เพื่อระบุคำขอ echo พร้อมการตอบสนองที่เกี่ยวข้อง รหัสคำขอจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีการส่ง Ping แต่ละครั้ง PAT ใช้รหัสคำขอแทนหมายเลขพอร์ตเลเยอร์ 4

ข้อดีและข้อเสียของ NAT

NAT ให้ประโยชน์มากมาย ได้แก่:

  • NAT รักษารูปแบบการกำหนดที่อยู่ที่ลงทะเบียนไว้ เพื่อให้สามารถแปรรูปอินทราเน็ตได้ ด้วย PAT โฮสต์ภายในสามารถแบ่งปันที่อยู่ IPv4 สาธารณะหนึ่งที่อยู่สำหรับการสื่อสารภายนอกทั้งหมด ในการกำหนดค่าประเภทนี้ จำเป็นต้องมีที่อยู่ภายนอกเพียงไม่กี่รายการเพื่อรองรับโฮสต์ภายในจำนวนมาก
  • NAT เพิ่มความยืดหยุ่นในการเชื่อมต่อกับเครือข่ายสาธารณะ พูลหลายพูล พูลสำรอง และพูลบาลานซ์โหลดสามารถนำไปใช้เพื่อให้การเชื่อมต่อเครือข่ายสาธารณะที่เชื่อถือได้
  • NAT ให้ความสอดคล้องสำหรับรูปแบบการกำหนดที่อยู่ภายในของเครือข่าย บนเครือข่ายที่ไม่ได้ใช้ที่อยู่ IPv4 ส่วนตัวและ NAT การเปลี่ยนรูปแบบที่อยู่ IPv4 โดยรวมจำเป็นต้องเปลี่ยนเส้นทางโฮสต์ทั้งหมดบนเครือข่ายที่มีอยู่ ค่าใช้จ่ายในการส่งต่อโฮสต์อาจมีนัยสำคัญ NAT อนุญาตให้รูปแบบการกำหนดที่อยู่ IPv4 ส่วนตัวที่มีอยู่ยังคงอยู่ ในขณะที่อนุญาตให้เปลี่ยนรูปแบบการกำหนดที่อยู่สาธารณะใหม่ได้อย่างง่ายดาย ซึ่งหมายความว่าองค์กรสามารถเปลี่ยนผู้ให้บริการและไม่ต้องเปลี่ยนลูกค้าภายในใดๆ

  • NAT ให้ความปลอดภัยเครือข่าย เนื่องจากเครือข่ายส่วนตัวไม่ได้โฆษณาที่อยู่หรือโทโพโลยีภายใน จึงค่อนข้างปลอดภัยเมื่อใช้ร่วมกับ NAT เพื่อให้เข้าถึงจากภายนอกที่มีการควบคุม อย่างไรก็ตาม คุณต้องเข้าใจว่า NAT ไม่ได้แทนที่ไฟร์วอลล์

แต่ NAT ก็มีข้อเสียอยู่บ้าง ความจริงที่ว่าโฮสต์บนอินเทอร์เน็ตดูเหมือนจะสื่อสารโดยตรงกับอุปกรณ์ที่เปิดใช้งาน NAT แทนที่จะสื่อสารกับโฮสต์จริงภายในเครือข่ายส่วนตัวทำให้เกิดปัญหาหลายประการ:

  • ข้อเสียประการหนึ่งของการใช้ NAT เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพของเครือข่าย โดยเฉพาะโปรโตคอลแบบเรียลไทม์ เช่น วีโอไอพี- NAT เพิ่มความล่าช้าในการสลับเนื่องจากต้องใช้เวลาในการแปลที่อยู่ IPv4 แต่ละรายการในส่วนหัวของแพ็กเก็ต
  • ข้อเสียอีกประการหนึ่งของการใช้ NAT ก็คือการระบุที่อยู่จากต้นทางถึงปลายทางจะหายไป โปรโตคอลอินเทอร์เน็ตและแอปพลิเคชันจำนวนมากขึ้นอยู่กับการกำหนดแอดเดรสแบบ end-to-end จากต้นทางไปยังปลายทาง แอปพลิเคชั่นบางตัวใช้งานไม่ได้กับ NAT แอปพลิเคชันที่ใช้ที่อยู่จริงแทนที่จะเป็นชื่อโดเมนที่ผ่านการรับรองจะไม่เข้าถึงปลายทางที่แปลผ่านเราเตอร์ NAT บางครั้งปัญหานี้สามารถหลีกเลี่ยงได้ด้วยการใช้การแมป NAT แบบคงที่
  • การติดตาม IPv4 จากต้นทางถึงปลายทางก็หายไปเช่นกัน การติดตามแพ็กเก็ตที่มีการเปลี่ยนแปลงที่อยู่แพ็กเก็ตหลายครั้งใน NAT Hops หลายครั้งทำได้ยากกว่า ทำให้การแก้ไขปัญหายากขึ้น
  • การใช้ NAT ยังขัดขวางโปรโตคอลทันเนลเช่น IPsec เนื่องจาก NAT เปลี่ยนค่าในส่วนหัวที่รบกวนการตรวจสอบความสมบูรณ์ของ IPsec และโปรโตคอลทันเนลอื่น ๆ
  • บริการที่จำเป็นต้องเริ่มต้นการเชื่อมต่อ TCP จากเครือข่ายภายนอก หรือโปรโตคอลไร้สัญชาติ เช่น บริการที่ใช้ UDP อาจหยุดชะงัก หากไม่ได้กำหนดค่าเราเตอร์ NAT ให้รองรับโปรโตคอลดังกล่าว แพ็กเก็ตขาเข้าจะไม่สามารถเข้าถึงปลายทางได้

บทความนี้มีประโยชน์กับคุณหรือไม่?

โปรดบอกฉันว่าทำไม?

ขออภัยที่บทความนี้ไม่มีประโยชน์สำหรับคุณ: (โปรดหากไม่ยากระบุสาเหตุ เราจะขอบคุณมากสำหรับคำตอบโดยละเอียด ขอบคุณที่ช่วยให้เราดีขึ้น!