Технология 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.

Proxy ARP

[править]

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к: навигация, поиск

Proxy ARP - техника, применяющаяся в маршрутизаторах для трансляции ARP-ответов из одного сегмента сети в другой. Эта техника используется некоторыми сетевыми устройствами, чтобы позволить определять с помощью протокола ARP MAC-адрес устройства, находящегося в другом канальном сегменте.

[править] Принцип работы

Маршрутизатор, имеющий несколько интерфейсов (физических, или виртуальных, таких, как тунель или VLAN-субинтерфейс), может отвечать на ARP-запросы в одном сегменте сети ARP-ответами узла из другого сегмента сети. При этом все узлы первой сети начинают считать, что указанный узел находится в одном сегменте сети с ними, и направляют трафик (при необходимости) этому узлу локально (без использования MAC-адреса маршрутизации). Маршрутизатор же, ожидая трафик для "транслируемого" MAC-адреса, "слышит" его и передаёт узлу с соответствующим MAC-адресом в другой сегмент сети.

[править] Применение

Основным применением является возможность имитации присутствия узла из одного сегмента сети в другом. В частности, для объединения в единый канальный сегмент нескольких сетей возможно, находящихся на значительных расстояниях друг от друга. Это, в частности, означает, что пользователи последовательных (PPP) соединений, таких, как модемы, смогут присоединиться к нужному канальному сегменту.

Вторым существенным применением является использование для протоколов, обеспечивающих резервирование, таких как CARP, VRRP.

Третье применение связано с узлами, у которых неверно настроена маска сети; такие узлы при связи с другими узлами сети не посылают фреймы шлюзу, а пытаются распознать MAC-адрес узла с использованием ARP (т.к. считают, что искомый узел находится в одной с ними сети)^[1]

Proxy ARP

Proxy ARP — техника использования ARP-протокола, позволяющая объединить две не связанные на канальном уровне сети в одну. Хосты, находящиеся в этих сетях, могут использовать адреса из одной IP-подсети и обмениваться трафиком между собой без использования маршрутизатора (как им кажется).

Например, на рисунке изображены два хоста A и B, которые находятся на канальном уровне в разных сегментах. На хостах не настроен шлюз по умолчанию. И маски подсетей на маршрутизаторе и на хостах отличаются.

Если на маршрутизаторе включен Proxy ARP на обоих интерфейсах, то происходит следующее:

1. Хост A хочет отправить какие-то данные хосту B. Так как, на хосте A IP-адрес 10.0.1.10 с маской /8, то он считает, что хост B с IP-адресом 10.0.2.10/8, также находится с ним в одной сети (хосты считают, что они в сети 10.0.0.0/8). Хосту A необходимо узнать MAC-адрес хоста B. Он отправляет ARP-запрос в сеть.
2. Маршрутизатор получает ARP-запрос, но не перенаправляет его, так как получатель в другой сети. Если на маршрутизаторе включен Proxy ARP, то маршрутизатор отправляет хосту A ARP-ответ, в котором подставляет свой MAC-адрес. То есть, для хоста A, создается соответствие 10.0.2.10 - MAC f0/0.
3. Теперь хост A может отправить данные.
4. Маршрутизатор получается пакет, смотрит на IP-адрес получателя и перенаправляет пакет на него (при условии, что в ARP кеше маршрутизатора уже есть запись для хоста B).
5. Хост B аналогичным образом считает, что хост A с ним в одной сети. Хосту B необходимо узнать MAC-адрес хоста A. Он отправляет ARP-запрос в сеть.
6. Маршрутизатор получает ARP-запрос, но не перенаправляет его, так как получатель в другой сети. Если на маршрутизаторе включен Proxy ARP, то маршрутизатор отправляет хосту B ARP-ответ, в котором подставляет свой MAC-адрес. То есть, для хоста B, создается соответствие 10.0.1.10 - MAC f0/1.

ВОПРОС 15

Динамическая маршрутизация — вид маршрутизации, при котором таблица маршрутизации редактируется программно. В случае UNIX-систем демонами маршрутизации; в других системах — служебными программами, которые называются иначе, но фактически играют ту же роль.

Демоны маршрутизации обмениваются между собой информацией, которая позволяет им заполнить таблицу маршрутизации наиболее оптимальными маршрутами. Протоколы, с помощью которых производится обмен информацией между демонами, называется протоколами динамической маршрутизации.