NAT traversal, skrót od Network Address Translation, to technologia umożliwiająca komunikację pomiędzy urządzeniami znajdującymi się za różnymi translatorami adresów sieciowych (NAT). Translator NAT jest powszechnie używany w sieciach domowych i biurowych do przechowywania adresów IPv4, tłumacząc prywatne adresy IP na jeden publiczny adres IP w celu uzyskania dostępu do Internetu. Praktyka ta stanowi wyzwanie dla bezpośredniej komunikacji pomiędzy urządzeniami, które znajdują się za NAT-ami. Techniki przechodzenia NAT pomagają przezwyciężyć te ograniczenia i ułatwiają płynną transmisję danych.
Historia powstania przejścia NAT i pierwsza wzmianka o nim
Koncepcja przejścia NAT pojawiła się po raz pierwszy pod koniec lat 90. XX wieku, kiedy zastosowanie NAT stało się powszechne ze względu na wyczerpanie się adresów IPv4. Pierwszą wzmiankę o przechodzeniu NAT można prześledzić wstecz do protokołu STUN (Session Traversal Utilities for NAT), który został wprowadzony w 1999 r. STUN umożliwiał urządzeniom odkrywanie ich publicznych adresów IP i przeglądanie NAT przy użyciu różnych zachowań sieciowych.
Szczegółowe informacje o przechodzeniu NAT: Rozszerzenie tematu Przechodzenie NAT
Mechanizmy przejścia NAT są zaprojektowane do obsługi różnych typów konfiguracji NAT i zapewniają wydajne kanały komunikacji pomiędzy urządzeniami. Wiąże się to z identyfikacją typu NAT, mapowaniem portów i konfiguracją odpowiednich ścieżek komunikacyjnych. Niektóre z kluczowych komponentów i funkcji przejścia NAT obejmują:
-
STUN (narzędzia do przechodzenia sesji dla NAT): Serwery STUN pomagają określić typ NAT, za którym stoi urządzenie, oraz uzyskać informacje o jego publicznym adresie IP i porcie.
-
TURN (przechodzenie za pomocą przekaźników wokół NAT): W przypadkach, gdy bezpośrednia komunikacja nie jest możliwa, serwery TURN pełnią rolę pośredników w przekazywaniu danych pomiędzy urządzeniami.
-
ICE (interaktywny ośrodek łączności): ICE to technika łącząca STUN i TURN w celu ustalenia najlepszej możliwej ścieżki połączenia między urządzeniami.
Wewnętrzna struktura przechodzenia NAT: Jak działa przechodzenie NAT
Przechodzenie NAT działa poprzez wykorzystanie określonych protokołów i technik, aby umożliwić komunikację ponad granicami NAT. Proces ten zazwyczaj obejmuje następujące kroki:
-
Odkrycie adresu: Klient wysyła zapytanie do serwera STUN, aby poznać jego publiczny adres IP i informacje o porcie.
-
Kontrole łączności: Urządzenia przeprowadzają kontrolę łączności za pomocą STUN w celu zebrania informacji o typie translacji NAT i dostępności otwartych portów.
-
Metody przechodzenia: Na podstawie wyników badania STUN urządzenia próbują nawiązać bezpośrednie połączenie typu peer-to-peer. Jeśli to się nie powiedzie z powodu symetrycznego NAT lub innych ograniczeń, następuje powrót do komunikacji przekazywanej przy użyciu serwerów TURN.
Analiza kluczowych cech przejścia NAT
Przechodzenie NAT wnosi kilka ważnych funkcji do komunikacji sieciowej:
-
Uproszczona konfiguracja sieci: Przechodzenie NAT eliminuje potrzebę ręcznego przekierowywania portów i złożonych konfiguracji sieci, ułatwiając użytkownikom końcowym konfigurowanie aplikacji sieciowych.
-
Ulepszona łączność: Umożliwiając bezpośrednią komunikację peer-to-peer, przejście NAT zmniejsza opóźnienia i poprawia ogólną wydajność komunikacji.
-
Rozszerzona ochrona: NAT działają jak podstawowa zapora sieciowa, ukrywając wewnętrzne adresy IP. Przechodzenie NAT zapewnia bezpieczną komunikację, utrzymując NAT w stanie nienaruszonym podczas ustanawiania ścieżek komunikacyjnych.
Rodzaje przejścia NAT
Na przestrzeni lat opracowano kilka metod przechodzenia przez NAT, aby uwzględnić różne scenariusze sieciowe. Główne typy obejmują:
| metoda | Opis |
|---|---|
| STUN (narzędzia do przechodzenia sesji dla NAT) | Identyfikuje typ NAT i uzyskuje informacje o publicznym adresie IP/porcie. |
| TURN (przechodzenie za pomocą przekaźników wokół NAT) | Działa jako przekaźnik, gdy bezpośrednia komunikacja nie jest możliwa. |
| ICE (interaktywny ośrodek łączności) | Łączy STUN i TURN, aby znaleźć najlepszą ścieżkę połączenia. |
Przechodzenie NAT znajduje zastosowanie w różnych scenariuszach, w tym:
-
VoIP (protokół głosu przez Internet): Przechodzenie NAT zapewnia płynną komunikację pomiędzy klientami VoIP, poprawiając jakość połączeń.
-
Udostępnianie plików P2P: Przechodzenie NAT umożliwia użytkownikom w różnych sieciach prywatnych bezpośrednie udostępnianie plików.
-
Gry internetowe: Gracze mogą łączyć się ze sobą bezpośrednio, redukując opóźnienia i poprawiając wrażenia z gry wieloosobowej.
Pomimo zalet, przechodzenie przez NAT wiąże się z wyzwaniami, takimi jak symetryczne NAT, ograniczenia zapory ogniowej i routing asymetryczny. Aby przezwyciężyć te problemy, kluczowe staje się wykorzystanie serwerów TURN do przekazywania danych i ICE do optymalnego wyboru ścieżki.
Główne cechy i inne porównania z podobnymi terminami
| Termin | Opis |
|---|---|
| NAT (tłumaczenie adresów sieciowych) | Technika, która tłumaczy prywatne adresy IP na publiczny adres IP w celu uzyskania dostępu do Internetu. |
| Zapora sieciowa | System bezpieczeństwa kontrolujący przychodzący i wychodzący ruch sieciowy w oparciu o predefiniowane reguły. |
| Serwer proxy | Serwery pośredniczące, które ułatwiają wysyłanie żądań między klientami a innymi serwerami w Internecie. |
Przechodzenie NAT uzupełnia zapory ogniowe i serwery proxy, umożliwiając bezpośrednią komunikację między urządzeniami pomimo ograniczeń NAT.
Wraz ze wzrostem popularności protokołu IPv6 zapotrzebowanie na przechodzenie przez NAT będzie się zmniejszać, ponieważ protokół IPv6 zapewnia ogromną przestrzeń adresową, która może obsłużyć wszystkie podłączone urządzenia. Jednakże w okresie przejściowym z IPv4 na IPv6 przechodzenie przez NAT pozostaje niezbędne, aby zapewnić kompatybilność między dwoma schematami adresowania.
W jaki sposób serwery proxy mogą być używane lub powiązane z przechodzeniem NAT
Serwery proxy mogą odgrywać kluczową rolę w przechodzeniu przez NAT, działając jako pośrednicy w komunikacji między urządzeniami znajdującymi się za NAT. Gdy bezpośrednia komunikacja nie jest możliwa, urządzenia mogą połączyć się z serwerem proxy, który przekazuje dane między nimi, zapewniając pomyślną transmisję danych.
Powiązane linki
Więcej informacji na temat przechodzenia przez NAT można znaleźć w następujących zasobach:
- RFC 5389 – Protokół STUN
- RFC 5766 – Protokół TURN
- RFC 8445 – ICE: Ustanawianie łączności interaktywnej
Wykorzystując techniki przechodzenia NAT, nowoczesne sieci mogą ułatwić bezproblemową komunikację, poprawić komfort użytkownika i umożliwić szeroką gamę aplikacji opierających się na bezpośrednich połączeniach peer-to-peer.
