Обход NAT, сокращение от «Обход трансляции сетевых адресов», — это технология, которая обеспечивает связь между устройствами, расположенными за разными трансляторами сетевых адресов (NAT). NAT обычно используется в домашних и офисных сетях для сохранения адресов IPv4, преобразуя частные IP-адреса в один общедоступный IP-адрес для доступа в Интернет. Такая практика создает проблему для прямой связи между устройствами, которые оба находятся за NAT. Методы обхода NAT помогают преодолеть эти ограничения и обеспечить плавную передачу данных.
История возникновения NAT traversal и первые упоминания о нем
Концепция обхода NAT впервые возникла в конце 1990-х годов, когда использование NAT стало распространенным из-за исчерпания адресов IPv4. Первое упоминание о прохождении NAT можно отнести к протоколу STUN (Session Traversal Utilities for NAT), который был представлен в 1999 году. STUN позволял устройствам обнаруживать свои общедоступные IP-адреса и пересекать NAT, используя различные варианты поведения сети.
Подробная информация о обходе NAT: Расширение темы обхода NAT
Механизмы прохождения NAT предназначены для обработки различных типов конфигураций NAT и обеспечения эффективных каналов связи между устройствами. Это включает в себя определение типа NAT, сопоставление портов и настройку соответствующих путей связи. Некоторые из ключевых компонентов и функций обхода NAT включают в себя:
-
STUN (утилиты обхода сеанса для NAT): серверы STUN помогают определить тип NAT, за которым находится устройство, и получить его общедоступный IP-адрес и информацию о порте.
-
TURN (Обход с использованием реле вокруг NAT): В случаях, когда прямая связь невозможна, серверы TURN выступают в качестве посредников для передачи данных между устройствами.
-
ICE (Учреждение интерактивных подключений): ICE — это метод, сочетающий в себе STUN и TURN для установления наилучшего пути соединения между устройствами.
Внутренняя структура обхода NAT: как работает обход NAT
Обход NAT осуществляется за счет использования определенных протоколов и методов, обеспечивающих связь через границы NAT. Обычно процесс включает в себя следующие этапы:
-
Обнаружение адреса: клиент запрашивает STUN-сервер, чтобы узнать его общедоступный IP-адрес и информацию о порте.
-
Проверки подключения: устройства выполняют проверку подключения с помощью STUN для сбора информации о типе NAT и наличии открытых портов.
-
Методы обхода: На основании результатов STUN устройства пытаются установить прямое одноранговое соединение. Если это не удается из-за симметричного NAT или других ограничений, они возвращаются к ретранслируемой связи с использованием серверов TURN.
Анализ ключевых особенностей обхода NAT
Обход NAT привносит в сетевую связь несколько важных особенностей:
-
Упрощенная конфигурация сети: Обход NAT устраняет необходимость ручной переадресации портов и сложных сетевых конфигураций, что упрощает настройку сетевых приложений для конечных пользователей.
-
Улучшенное соединение: за счет включения прямой одноранговой связи обход NAT снижает задержку и повышает общую производительность связи.
-
Повышенная безопасность: NAT действуют как базовый межсетевой экран, скрывая внутренние IP-адреса. Обход NAT обеспечивает безопасную связь, сохраняя NAT в целости и сохранности при установлении путей связи.
Типы обхода NAT
За прошедшие годы было разработано несколько методов обхода NAT для решения различных сетевых сценариев. К основным типам относятся:
| Метод | Описание |
|---|---|
| STUN (утилиты обхода сеанса для NAT) | Определяет тип NAT и получает информацию об общедоступном IP-адресе/порте. |
| TURN (Обход с использованием реле вокруг NAT) | Действует как реле, когда прямая связь невозможна. |
| ICE (Учреждение интерактивных подключений) | Сочетает STUN и TURN для поиска наилучшего пути подключения. |
Обход NAT находит применение в различных сценариях, в том числе:
-
VoIP (голос по интернет-протоколу): Обход NAT обеспечивает бесперебойную связь между клиентами VoIP, улучшая качество связи.
-
Обмен файлами P2P: Обход NAT позволяет пользователям в разных частных сетях напрямую обмениваться файлами.
-
Онлайн-игры: геймеры могут напрямую общаться друг с другом, сокращая задержку и улучшая качество многопользовательской игры.
Несмотря на свои преимущества, обход NAT сталкивается с проблемами, такими как симметричные NAT, ограничения брандмауэра и асимметричная маршрутизация. Чтобы преодолеть эти проблемы, решающее значение приобретает использование серверов TURN для ретрансляции данных и ICE для выбора оптимального пути.
Основные характеристики и другие сравнения с аналогичными терминами
| Срок | Описание |
|---|---|
| NAT (трансляция сетевых адресов) | Метод, который преобразует частные IP-адреса в общедоступные IP-адреса для доступа в Интернет. |
| Брандмауэр | Система безопасности, которая контролирует входящий и исходящий сетевой трафик на основе заранее определенных правил. |
| Прокси сервер | Промежуточные серверы, которые облегчают запросы между клиентами и другими серверами в Интернете. |
Обход NAT дополняет брандмауэры и прокси-серверы, обеспечивая прямую связь между устройствами, несмотря на ограничения NAT.
Поскольку распространение IPv6 продолжает расти, необходимость в обходе NAT будет уменьшаться, поскольку IPv6 обеспечивает обширное адресное пространство, которое может вместить все подключенные устройства. Однако в переходный период от IPv4 к IPv6 прохождение NAT остается жизненно важным для обеспечения совместимости между двумя схемами адресации.
Как прокси-серверы можно использовать или связывать с обходом NAT
Прокси-серверы могут играть решающую роль в обходе NAT, выступая в качестве посредников для связи между устройствами за NAT. Когда прямая связь невозможна, устройства могут подключаться к прокси-серверу, который передает данные между ними, обеспечивая успешную передачу данных.
Ссылки по теме
Для получения дополнительной информации о обходе NAT вы можете изучить следующие ресурсы:
- RFC 5389 — протокол STUN
- RFC 5766 — Протокол TURN
- RFC 8445 – ICE: создание интерактивных возможностей подключения
Используя методы обхода NAT, современные сети могут обеспечить бесперебойную связь, улучшить взаимодействие с пользователем и обеспечить широкий спектр приложений, которые полагаются на прямые одноранговые соединения.
