NAT e PAT

NAT e PAT

1. Motivação

   • Tentativa de lidar com o esgotamento dos endereços IPs roteáveis
   • Cada usuário chega a ter acesso a 5 dispositivos distintos que requerem endereço IP (computador do trabalho, celular, tablet, televisão, computador pessoal)
   • Diversos serviços corporativos e governamentais que dependem de endereços para serem acessíveis ela Internet

2. NAT (Network address Translation)

   • Princípio de funcionamento
     • NAT converte um endereço em outro endereço
     • Não há nenhum vínculo de obrigatoriedade de conversão de endereço privado para público ou vice-versa, mas tão somente a conversão de um endereço em outro
     • Permite o fornecimento para determinadas empresas de apenas um endereço público (ou alguns) ainda que essas possuam centenas ou milhares de dispositivos em sua rede interna
       • Na rede interna, cada dispositivo possui um endereço privado único que servirá para roteamento interno
       • Entretanto, quando qualquer pacote da rede interna necessitar acessar qualquer rede externa, o equipamento de borda da empresa realizará uma conversão de endereços
         • O procedimento de conversão de endereço implica alteração do cabeçalho IP do pacote para o devido encaminhamento
   • O equipamento que está realizando o NAT mantém essa informação em uma tabela própria
     • Essa tabela não é a tabela de roteamento, e sim, a tabela NAT de mapeamento de endereços
     • Quando o servidor responde às requisições, o servidor de NAT saberá para qual endereço privado da rede interna deverá encaminhar o pacote baseado nas informações dessa tabela
     • O mapeamento de endereços pode se dar de duas formas
       • Estático
         • Mapeamento fixo de um endereço interno para um endereço externo
           • É conhecido como mapeamento 1 para 1 (1:1)
         • Extremamente utilizado quando o host interno necessita de um endereço fixo na rede externa para uso específico
       • Dinâmico
         • Os endereços internos são mapeados entre diferentes endereços externos ou ainda a um único endereço externo
         • As conversões e traduções só são realizadas mediante a necessidade de acesso do usuário interno à rede externa, independendo do endereço de saída
   • Vantagens do uso de NAT
     • Agrega requisitos de segurança, uma vez que não permite a conexão direta dos dispositivos com a internet
     • Requisitos de gerência: Pode-se controlar os serviços, portas, equipamentos e outros fatores que vão usufruir dos recursos do NAT

3. PAT (Port Address Translation)

   • Motivação
     • Há apenas 1 endereço IP roteável (público) para ser usado por vários dispositivos
     • Exatamente o que acontece em um ambiente doméstico: Vários dispositivos (Laptop, Desktop, TV, Smartphone) utilizando um único endereço de saída
   • Funcionamento
     • 3 computadores, com endereços privados distintos, tentando acessar a internet (porta 80). Todos eles fazem a requisição ao mesmo destino na mesma porta de destino
       • Entretanto, o servidor de NAT mapeará cada host interno a uma porta específica própria com endereço de origem atrelado a uma porta de origem
       • Dessa forma, o primeiro será mapeado na porta 8000 do servidor NAT, o segundo na porta 8001 e o terceiro na porta 8002
       • Quando o servidor WEB de destino responder às requisições, o servidor de PAT saberá para qual host deve encaminhar o pacote baseado em sua tabela de portas
         • A resposta será para a mesma porta de origem da requisição do pacote recebido
     • Também é conhecido como um tipo de NAT dinâmico, a saber: NAPT ou "NAT OVERLOAD"
       • Com isso, consegue-se economizar na utilização de endereços globais para redes locais com diversos dispositivos
       • Esse mapeamento é feito de N para 1 ou N para M, em que N é maior que M

4. NAT reverso

   • Utilização do NAT sobre um fluxo contrário ao esperado, ou seja, de acessos externos à rede interna
   • Com esse modelo, é possível realizar o balanceamento de carga entre diversos servidores internos que fornecem o mesmo serviço
     • Para tanto, deve-se mapear no serviço de NAT os referidos servidores, sendo que todos eles devem responder às requisições externas para um mesmo endereço
       • Geralmente, utiliza-se o a distribuição de carga baseada no Round-Robin
     • Tal procedimento permite ainda a utilização de redundância, uma vez que caso um desses servidores caia, o serviço não será interrompido, pois os demais servidores continuam respondendo as requisições

5. Outros tipos de NAT

   • NAT-PT (Network Address Translation - Protocol Translation)
     • Permite a conversão entre protocolos diferentes
     • Exemplo: Caso uma rede com endereço IPV4 pretenda se comunicar com uma rede IPV6, utiliza-se esse tipo de NAT para realizar a conversão desse endereços
     • Bastante utilizado para manutenção de equipamentos legados que não suportam endereçamento IPV6
   • Twice NAT (2xNAT)
     • Usado quando se tem mais de um endereço público disponível
     • Pode-se definir regras específicas baseadas no endereço de destino ou porta de destino para determinar qual endereço público será utilizado

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