Vadnica s prevajanjem omrežnih naslovov (NAT) s primeri

network address translation tutorial with examples

Kaj je prevajanje omrežnih naslovov (NAT):

V tem Serija eksplicitnih vaj za mrežno usposabljanje smo raziskali Razlike med modemom in usmerjevalnikom podrobno v naši prejšnji vadnici.

V tej vadnici bomo raziskali koncept prevajanja omrežnih naslovov (NAT) z analizo potrebe po njegovi uvedbi, koristi, vrste in metode izvajanja.

V sistemu računalniškega omrežja je NAT uveden kot reševalna metodologija, ko se je naslovni prostor IPv4 izčrpal.

Kaj se boste naučili:

• Kaj je NAT?
• Zakaj NAT?
• Vrste NAT
• Kako deluje NAT?
  • Primer NAT
  • NAT Preobremenitev ali Prevajanje naslova vrat
• Dvojni NAT
  • Kako rešiti težavo Double NAT
• NAT usmerjevalnik
  • Varnost, povezana z usmerjevalnikom NAT
  • Varnostne funkcije usmerjevalnika NAT
  • Zaključek
  • Priporočeno branje

Kaj je NAT?

NAT je postopek prerazporeditve posameznega naslovnega prostora IP v nadaljnji s spreminjanjem podatkov o omrežnem naslovu v glavi IP podatkovnega paketa, medtem ko potujejo skozi omrežje proti ciljnemu vozlišču.

NAT na splošno deluje na usmerjevalniku ali prehodu in med seboj povezuje dve omrežji s prevajanjem zasebnih naslovov v registrirane naslove, preden se podatki prenesejo v drugo omrežje.

kako zagnati datoteko json

NAT ima možnost, da v imenu celotnega notranjega omrežja v javno omrežje odda samo en naslov IP. To zagotavlja značilnost varnosti z učinkovitim skrivanjem celotnega naslova IP zasebnega omrežja za tem samostojnim naslovom.

Tako NAT ponuja dvojno lastnost prevajanja naslovov in varnosti omrežnih sistemov.

Zakaj NAT?

V katerem koli omrežnem sistemu za komunikacijo med osebnimi računalniki in spletnimi strežniki prek interneta vsakič potrebujemo edinstven naslov IP, ki je 32-bitna številka, ki se uporablja za iskanje računalnika ali omrežne naprave, ki jo želite doseči v omrežju.

V zadnjih desetletjih, medtem ko smo uporabljali shemo naslavljanja IPV4, je bilo 2 ^ 32, kar pomeni, da je bilo napravam za komunikacijske namene mogoče dodeliti 4,3 milijarde enoličnih naslovov. Toda dejansko dostopni naslovi so bili manjši od tega, saj so bili nekateri izvzeti, ker so bili uporabljeni za oddajanje, testiranje in nekatere rezervirane vojaške namene.

Zato je bilo preostalih naslovov približno 3,2 milijarde. Zdi se, da jih je ogromno, vendar zaradi vse večje uporabe interneta na vseh področjih, kot so domača omrežja, poslovni namen, gledanje spletnih videov; izmenjava podatkov itd. naslovi so bili skoraj izčrpani.

Rešitev te omejitve sheme naslavljanja IPV4 je ponovno ustvariti sistem naslavljanja, tako da bi lahko bilo več možnosti za dodeljevanje naslovov. To je mogoče storiti z uvedbo sheme naslavljanja IPV6.

Toda postopek izvajanja tega je trajal več let, saj to zahteva spremembo celotne infrastrukture omrežnega sistema.

Medtem je NAT uveden in razširjen povsod, kar omrežni napravi, kot je usmerjevalnik, omogoča, da deluje kot agent med internetom in zasebnim omrežjem. Pomeni, da se lahko z enoličnim naslovom IP simbolizira celotni razred omrežnih naprav, kot so osebni računalniki.

Vrste NAT

# 1) Statični NAT : Znan je tudi kot NAT proti enemu do enega. V tej vrsti NAT se med celotnim omrežnim naslovom spremenijo samo naslovi IP in kontrolna vsota glave. Izvedeni so za medsebojno povezavo dveh značilnih IP omrežij z nezdružljivim naslavljanjem.

( slike vir )

# 2) Dinamični NAT : Pri tej vrsti NAT se preslikava IP-ja iz neregistriranega zasebnega omrežja opravi z enim naslovom IP registriranega omrežja iz razreda registriranih naslovov IP.

# 3) Preobremenitev NAT : Je tudi vrsta dinamičnega NAT, ki se imenuje tudi ena-do-več NAT.

Pri tej vrsti NAT paketi, ki potujejo v omrežju iz zasebnega omrežja v javno omrežje, pomenijo, da bo internet spremenil izvorni naslov podatkovnega paketa in ko bodo paketi vrnjeni iz javnega omrežja v zasebno omrežje. spremenili bodo ciljne naslove IP.

Paketi imajo poleg vira ali cilja tudi spremenjeni ali različni številki vrat z vsakim podatkovnim paketom, da se prepreči nedorečenost pri prevajanju. Tako se ta kombinacija številke vrat in spremenjenega naslova IP preslika z registriranim IP zasebnega omrežja.

# 4) Prekrivanje NAT: Včasih v omrežnem sistemu registrirani naslovi IP, ki jih uporablja notranje omrežje, uporabljajo tudi druga omrežja in so registrirani IP-ji tega omrežja.

V tem primeru usmerjevalnik obdrži iskalno tabelo s seboj, da lahko zajame take primere in jih izmenja z edinstvenimi registriranimi naslovi IP.

Usmerjevalnik NAT prevaja naslove IP za notranje in zunanje registrirane naslove IP za zasebno omrežje.

Kako deluje NAT?

Preden se lotimo dela, si oglejmo nekaj terminologije, ki se uporablja v NAT:

• Znotraj lokalnega naslova : To je zasebni naslov IP zasebnega omrežja.
• Znotraj globalnega naslova : To je registrirani javni naslov IP, dodeljen gostitelju zasebnega omrežja, ko začne komunikacijo z zunanjim omrežjem.
• Zunanji globalni naslov : To je registrirani naslov IP, dodeljen gostitelju v internetu.
• Zunanji lokalni naslov : To je lokalni naslov IP, dodeljen gostitelju v javni domeni.
• Naslov, ki ga uporabljajo notranje omrežne naprave za medsebojno komunikacijo, je znan kot lokalni naslov.
• Naslov, ki ga naprave v notranjem omrežju uporabljajo za komunikacijo z zunanjimi omrežnimi napravami, je znan kot zunanji lokalni naslov.
• Naslov, ki ga zunanje omrežne naprave uporabljajo za komunikacijo z napravami v zasebnem omrežju, je notranji globalni naslov.
• Naslov, ki ga zunanje naprave uporabljajo za medsebojno komunikacijo, je zunaj globalnega naslova.
• Kadar koli katera koli organizacija zgradi mrežni sistem, ji ponudnik internetnih storitev dodeli skupino naslovov IP. Dodeljeni obseg naslovov vključuje registrirane in enolične naslove IP, ki so znani kot globalni naslovi.
• Neregistrirani razred zasebnih naslovov IP je sestavljen iz zunanjih lokalnih naslovov, ki jih namestijo usmerjevalniki NAT, in znotraj lokalnih naslovov, ki jih uporablja lokalno omrežje, znano tudi pod imenom domena stub.
• Zunanji lokalni naslov uporablja za prevajanje enoličnih naslovov IP omrežnih naprav za javno omrežje.
• Večina omrežnih naprav v omrežju LAN za komunikacijo med njimi uporablja lokalne naslove in navadno ne potrebujejo prevajanja. Zdaj, ko mora katera koli naprava v domeni klica komunicirati z drugim omrežjem, bo paket potoval skozi usmerjevalnik NAT.
• Zdaj bo usmerjevalnik NAT poiskal usmerjevalno tabelo in ugotovil, ali ima vnos za ciljni naslov ali ne. Če je odgovor pritrdilen, paket prevede in vnese tabelo v tabelo za prevajanje naslovov. Če naslova ni mogoče najti, se paket zavrne.
• Z uporabo notranjega globalnega naslova usmerjevalnik preusmeri podatkovni paket do cilja.
• Zdaj končni gostitelj, kot je računalnik v javnem omrežju, posreduje podatkovni paket v zasebno omrežje. Tokratni naslov je zunaj globalnega naslova, naslov prejemnika pa je vrsta notranjega globalnega naslova.
• Usmerjevalnik NAT bo spet poiskal tabelo prevodov in ugotovil, da je ciljni naslov v tabeli ali ne, nato pa bo IP naslovil v tisto domeno, ki ji pripada.
• Prevede se notranji globalni naslov paketa v notranji lokalni naslov in se dostavi na ciljni konec gostitelja.
• Kot smo že omenili, NAT uporablja za namen prevajanja funkcijo protokola TCP / IP uporabe paketa IP z vrati TCP ali UDP s spremenjenim poljem glave IP.

Torej bo glava paketa IP imela naslednja polja:

Izvorni naslov - naslov IP začetnega gostiteljskega računalnika, kot je 192.178.120.10

Izvorna vrata - Številko vrat TCP ali UDP, ki jo dodeli začetni računalnik, kot so vrata 1020

Ciljni naslov - naslov IP sprejemnika, na primer 172.145.57.20

Ciljno pristanišče - Vrata TCP ali UDP, ki jih je začetni gostitelj prosil, da se gostiteljski sprejemnik odpre, kot 4281.

Dodelitev številke vrat je nujna, saj zagotavlja, da ima korelacija med dvema osebnima računalnikoma enolični identifikator.

Primer NAT

V spodnjem primeru želi notranji gostitelj (172.168.20.10) komunicirati z zunanjim svetom, naslov ciljnega spletnega strežnika pa je 192.100.20.2. Nato bo poslal podatkovni paket v omrežni usmerjevalnik z omogočenim omrežjem NAT za nadaljnjo komunikacijo.

Usmerjevalnik prehoda izve izvorni naslov IP paketa in poišče v tabeli, ali paket izpolnjuje pogoj za prevajanje. Usmerjevalnik prehoda vzdržuje seznam nadzora dostopa (ACL), ki poišče gostitelje za preverjanje pristnosti za namene notranjega prevajanja omrežja.

Tako bo notranji lokalni naslov IP prevedel v notranji globalni naslov IP, ki je tukaj, 192.100.10.25. Nato bo ta prevod shranil v tabelo NAT in usmerjevalnik prehoda bo paket usmeril do cilja.

Ko se spletni strežnik interneta vrne nazaj na zahtevo, se paket vrne na globalni naslov IP 192.100.10.25 usmerjevalnika.

Zdaj bo usmerjevalnik prehoda spet poiskal tabelo NAT, da bi ugotovil prevedeni naslov IP, ki ustreza globalnemu naslovu. Nato ga prevede na notranji lokalni naslov, nato pa se paket podatkov dostavi gostitelju na naslov IP 172.168.20.10. Če ujemanja v tabeli ni mogoče najti, se paket zavrže.

Kako deluje NAT slika:

NAT Preobremenitev ali Prevajanje naslova vrat

To v bistvu uporabljajo domači širokopasovni usmerjevalniki za preslikavo neregistriranega naslova IP iz zasebnega omrežja v samostojni registrirani naslov IP v javni domeni.

Prevod naslovov vrat nariše več neregistriranih zasebnih naslovov IP v registrirani javni samostojni naslov IP z uporabo posebnih vrat. Da bi razlikoval med različnimi prevodi v domačem omrežju, bo PAT namestil ekskluzivne številke vrat na notranje globalne naslove IP.

Recimo, da bo domače omrežje, ko bo gostiteljski računalnik poskušal dostopati do interneta, usmerjevalnik NAT dodelil številko vrat izvornemu naslovu IP.

Domačega omrežja, ki uporablja internet, lahko naenkrat uporablja več osebnih računalnikov, zato PAT zagotavlja, da bo odjemalski računalnik vsakič uporabil posebno številko vrat, ko začne novo sejo s strežnikom v internetu.

Zdaj bo v odgovor usmerjevalnik usmeril podatkovni paket na podlagi številke izvornih vrat, ki je zdaj spremenjena v številko ciljnih vrat. Celoten ta pojav zagotavlja tudi varnost komunikacijske seje, saj se paket vrne v odgovor na zahtevo, ki jo sproži odjemalec.

Tabela preobremenitve NAT

Iz zgornje slike je razvidno, da preobremenitev NAT uporablja izključne številke izvornih vrat na notranjih globalnih naslovih IP za razlikovanje med prevodi, saj se številki vrat 1666 oziroma 2444 uporabljata za opazovanje podatkovnega paketa.

Tu je izvorni naslov notranji lokalni naslov IP, ki je omenjen v tabeli, ciljni naslov pa je zunanji lokalni naslov IP s številko vrat 80, saj internet dostopa prek HTTP.

Na koncu usmerjevalnika NAT preobremenitev NAT spremeni izvorni naslov v notranji globalni naslov IP, kot je prikazano v zgornji tabeli, ciljni naslov pa je zdaj znan kot zunanji globalni naslov IP.

Dvojni NAT

Double NAT je situacija, ko več omrežnih naprav, kot je usmerjevalnik v zasebnem omrežju, izvaja prevajanje omrežnih naslovov.

Najenostavnejši primer je, ko sta modem DSL in usmerjevalnik Wi-Fi povezana v omrežje z omogočenim NAT v vsakem od njih. Gostiteljske naprave, povezane z javnim omrežjem prek usmerjevalnika Wi-Fi.

V tem primeru računalniki ne bodo mogli dostopati do interneta, saj usmerjevalnik nima lastnega javnega naslova IP, medtem ko ima zasebni naslov IP omejen v dosegu omrežja modema DSL.

Kako rešiti težavo Double NAT

Obstajajo različni načini za rešitev problema dvojnega NAT-a, katera rešitev bo natančno delovala, pa je odvisno od vrste omrežne nastavitve.

# 1) Brezžični usmerjevalnik nastavite na premostitveni način : To pomeni, da pojdite na spletni vmesnik usmerjevalnika in ročno onemogočite funkciji NAT in DHCP brezžičnega usmerjevalnika.

Če bosta obe funkciji onemogočeni, ko je način znan kot mostovni način in nato konfigurirajte posredovanje vrat funkcijo na modemu za rešitev težave z dvojno NAT.

Spodnji posnetek zaslona bo prikazal omogočen premostitveni način v usmerjevalniku za premagovanje težave Double NAT.

( slike vir )

# 2) Ustvarite povezavo PPPoE med usmerjevalnikom in modemom: Tega ne podpirajo vsi ponudniki internetnih storitev, vendar je to eden najboljših načinov za reševanje vprašanja Double NAT. Pojdite na nastavitve WAN v spletnem vmesniku usmerjevalnika in nato označite, da označite PPPoE za konfiguracijo povezave WAN. To bo zaobšlo NAT v modemu.

# 3) Omogoči DMZ v modemu: Tako bo vaš usmerjevalnik, ki ima funkcijo DMZ, neposredno povezan z internetom in bo zaobšel nastavitve povezave IP, požarnega zidu in DHCP usmerjevalnika NAT, tako da bodo naprave samodejno dobile vrednosti iz usmerjevalnika.

Koraki so naslednji:

• Najprej se prijavite v spletni vmesnik usmerjevalnika in poiščite naslov WAN IP usmerjevalnika.
• Zdaj se prijavite v skrbniške nastavitve modema in v nastavitvah DMZ modema nastavite naslov WAN usmerjevalnika kot naslov IP. To bo omogočilo posredovanje vrat in promet se bo usmeril do nastavljenega gostiteljskega gostitelja.

NAT usmerjevalnik

Usmerjevalnik NAT ustvari omrežje naslovov IP za lokalno omrežje in to omrežje LAN poveže z javnim omrežjem, ki je internet. NAT, ki ga izvede usmerjevalnik, omogoča več osebnih računalnikov ali gostiteljskih naprav v omrežju LAN na zadnjem koncu usmerjevalnika, da komunicirajo z omrežjem WAN, tj. Z internetom.

Usmerjevalniki NAT se uporabljajo za domače namene in v manjših panogah, ker se usmerjevalnik v internetu pojavi kot samostojni gostitelj s samostojnim naslovom IP. To je učinkovito vplivalo na dejstvo, da bodo osebni računalniki v lokalnem omrežju usmerjevalnika dobili isti naslov IP v istem časovnem intervalu.

NAT usmerjevalnik ( slike vir )

Varnost, povezana z usmerjevalnikom NAT

Usmerjevalniki NAT imajo to funkcijo, da bodo v omrežju delovali kot požarni zid strojne opreme in varujejo omrežje LAN pred kakršnimi koli neželenimi in nenavadnimi prometnimi sredstvi, ki lahko škodujejo omrežju.

Tako deluje kot filter med internetom in zasebnim omrežjem LAN in omogoča le tisti promet, skozi katerega je dovoljeno vstopiti v omrežje.

Kako deluje? Ker usmerjevalnik omrežje LAN poveže z internetom, tako da je prisoten vsem podatkovnim paketom, poslanim v internet iz omrežja LAN. Usmerjevalnik ohrani interno tabelo povezav s seboj in shrani vsako odhodno IP destinacijo paketa in številko vrat, dodeljenih vanj. Nato paketu dodeli svoj naslov IP in številko vrat za potrditev prometa domov.

Končno shrani podatke o končnem podatkovnem paketu skupaj z naslovom IP in številko vrat v svojo trenutno tabelo povezav. Ko kateri koli od podatkovnih paketov priskoči na usmerjevalnik iz interneta, ga usmerjevalnik pregleda v trenutni tabeli povezav, ki je prispeli paket zaželen za omrežje LAN, tako da preveri tabelo.

Če najdete enakovreden naslov IP in številko vrat, ga ta usmeri na ciljni računalnik omrežja LAN. In če ujemanja ni mogoče najti, bo usmerjevalnik zavrgel podatkovni paket in ga označil kot neželen promet.

Na ta način usmerjevalnik NAT zaščiti vašo povezavo z zunanjim omrežjem in tudi, če je v omrežje LAN priključena samo ena naprava. Z usmerjevalnikom NAT, konfiguriranim v omrežju, noben črv in zlonamerni virus ne more škodovati vašemu omrežju.

Varnostne funkcije usmerjevalnika NAT

NAT Prednosti:

• Z upravljanjem in ponovno uporabo naslovov IP lahko NAT prepreči izčrpanje sheme naslavljanja IPV4.
• Zagotavlja varnost zasebnemu omrežju od zunanjega sveta z ohranjanjem tajnosti izvornega in ciljnega naslova IP iz zunanjega omrežja.
• Zagotavlja prilagodljiv mrežni sistem.
• Organizacije zasebnih omrežij z uporabo NAT-a lahko za izgradnjo notranjega omrežja uporabijo obseg IP po svoji izbiri, ne glede na ponudnika storitev javnega vmesnika.

Omejitve NAT:

• Ker bo NAT preučil vse dohodne in odhodne podatkovne pakete, da bi ohranil povezovalno tabelo in še en podatkovni zapis v pomnilniku procesorja, bo celoten postopek zahteval veliko prostora za shranjevanje in dolgotrajen.
• Vse omrežne naprave in omrežni sistemi niso združljivi s tehnologijo NAT, zato ne bo delovala povsod v vseh scenarijih.
• Zaradi večkratne spremembe naslovov IP naprave med postopkom NAT je včasih zelo težko izslediti dosegljivost IP-jev omrežja od konca do konca.
• NAT povzroča nepričakovane zamude v komunikacijskem sistemu.

Kateri varni protokol je priporočljiv za NAT: Ni tako določenega nabora protokolov, ki bi bil posebej uporabljen za NAT. Toda prevod spada v zbirko internetnih protokolov (IP). Tudi protokol TCP se uporablja za prevajanje, medtem ko usmerjevalniki izvajajo NAT.

Poleg teh protokolov se glede na mrežni scenarij uporabljajo različni nizi protokolov, kot so ICMP, UDP in IPSec, ki so že pojasnjeni v prejšnjih vajah.

Zaključek

Iz te vadnice smo razumeli razlog za uvedbo postopka prevajanja omrežnih naslovov v sistem računalniškega omrežja in njegov pomen.

Spoznali smo tudi s pomočjo različnih primerov in slik, vrste in delovanje NAT-a.

PREV Vadnica | NASLEDNJA Vadnica

Priporočeno branje

• IEEE 802.11 in 802.11i Wireless LAN in 802.1x Authentication Standards
• 7 načinov za odpravo napake »Privzeti prehod ni na voljo«
• Modem proti usmerjevalniku: vedite natančno razliko
• Priročnik za ocenjevanje in upravljanje omrežne ranljivosti
• Kaj je omrežni varnostni ključ: kako ga najti za usmerjevalnik, Windows ali Android
• Kaj je virtualizacija? Primeri virtualizacije omrežja, podatkov, aplikacij in shranjevanja
• Osnovni koraki in orodja za odpravljanje težav z omrežjem
• Kaj je omrežna varnost: njene vrste in upravljanje