(T) Teoria protokołu NAT**

Wstęp do translacji adresów IPv4

NAT (Network Address Translation) – Umożliwia statyczną bądź dynamiczną translację prywatnych adresów IPv4 na adresy publiczne. W przypadku protokołu IPv6, translacja adresów nie jest powszechnie stosowana.
- Statyczna translacja NAT – Umożliwia zamianę jednego adresu IP na inny, statycznie określony adres IP.
- Dynamiczna translacja NAT – Umożliwia zamianę puli adresów IP, na inną pulę w proporcji jeden do jednego.

PAT (Port Address Translation) – Umożliwia translację wielu adresów IP na jeden adres statyczny, bądź wiele adresów IP z możliwością przepełnienia.
Zarówno w przypadku translacji NAT jak i PAT rutery Cisco wyróżniają cztery rodzaje adresów, z których każdy uczestniczy w procesie translacji:
- Wewnętrzny Lokalny (Inside Local) – Adres urządzenia inicjującego ruch sieciowy.
- Wewnętrzny Globalny (Inside Global) – Adres publiczny rutera brzegowego.
- Zewnętrzny Globalny (Outside Global) – Adres hosta docelowego.

Publiczne adresy IP w przeciwieństwie do adresów prywatnych, są routowalne w Internecie, a tym samym pakiety na nie kierowane są globalnie dostępne. Aby hosty adresowane z prywatnej puli adresów IP, mogły uczestniczyć w globalnym ruchu sieciowym, muszą posiadać adres publiczny bądź skorzystać z translacji NAT czy PAT.
Istnieją dwie wersje protokołu NAT: Dynamiczna „Dynamic NAT” (DNAT) oraz statyczna „Static NAT” (SNAT).
- DNAT – Przypisuje nadchodzący adres prywatny ,do adresu publicznego wybranego z puli wolnych adresów IP.
- SNAT – Wprowadza statyczne przypisywanie jednego adresu prywatnego do jednego adresu publicznego.
Protokół PAT zwany również przeciążonym NAT-em (Overload NAT), umożliwia przypisanie wielu adresów prywatnych do jednego adresu publicznego. Dzięki czemu wszystkie komputery z sieci lokalnej mogą współdzielić jeden adres publiczny, pozostawiając resztę wolnych adresów publicznych dla serwerów czy innych usług zewnętrznych.

Zwiększa bezpieczeństwo sieci, ukrywając topologię sieci lokalnej LAN.
Umożliwia stworzenie nadmiarowych połączeń, w komunikacji z siecią Internet.
Zmniejsza zapotrzebowanie na publiczne adresy IP.
Umożliwia zmianę adresacji publicznej, bez wpływu na adresację wewnętrzną (Np. zmiana ISP).

Performance is degraded – Zmniejsza wydajność przetwarzania nachodzących pakietów.
End-to-end functionality is degraded – Niektóre aplikacje związane np. z głosem (VoIP), umieszczają w swoich pakietach informacje o adresie nadawcy. Przy próbie odesłania takiej wiadomości odbiorca może kierować swoją odpowiedź na docelowy adres IP przed translacją NAT zapisany przez nadawcę w pakiecie, zamiast właściwego adresu IP wynikającego z translacji NAT. Dodatkowy problem może stanowić również port źródłowy, zamieniony przez translację PAT na inny losowo wygenerowany.
End-to-end IP tracebility is lost – Wielokrotna zmiana adresu IP utrudnia proces troubleshooting-u sieci.
Tunneling is more complicated – NAT utrudnia proces tunelowania ruchu sieciowego, poprzez wprowadzanie zmian w zawartość nagłówka pakietu. Co wpływa na sumę kontrolną wykorzystywaną przez np. protokół IPsec-a.
Service can be disrupted – Praca serwisów wymagających wstępnej inicjacji, może być zakłócona.

NVI (NAT Virtual Interface) – Określa interfejs stworzony przez instancję protokołu NAT.
Adres Inside Local (10.1.1.1) – Określa prywatny adres IP znajdujący się wewnątrz sieci lokalnej LAN (Adres IP hosta).
Adres Inside Global (198.51.100.1) – Określa publiczny adres IP znajdujący się na brzegu sieci lokalnej (Jest to adres IP jakim posługuje się urządzenia w sieci zewnętrznej (Adres ten widziany jest przez inne urządzenia znajdujące się w sieci globalnej, jako adres źródłowy nadającego hosta)).
Adres Outside Global (203.0.113.2) – Określa publiczny adres IP urządzenia będącego drugą stroną komunikacji, z punktu widzenia sieci globalnej.
Adres Outside Local (203.0.113.2) – Określa publiczny adres IP urządzenia będącego drugą stroną komunikacji, z punktu widzenia sieci lokalnej.