Tweet
NAT là gì? Giải thích trong 5 phút dành cho người mới
Hầu như mọi doanh nghiệp và gia đình hiện nay đều sử dụng NAT (Network Address Translation). Nếu không có NAT, hàng tỷ thiết bị sử dụng địa chỉ IP riêng (Private IP) sẽ không thể truy cập Internet.
Vậy NAT hoạt động như thế nào?
Vấn đề: Private IP không thể đi ra Internet
Trong mạng nội bộ, các thiết bị thường sử dụng địa chỉ IP riêng như:
Ví dụ:
Các địa chỉ này chỉ có giá trị trong mạng LAN và không được định tuyến trên Internet.
Nếu laptop gửi trực tiếp gói tin với địa chỉ nguồn 192.168.1.10 ra Internet, ISP sẽ nhận ra đây là địa chỉ Private IP và loại bỏ (Drop) gói tin vì địa chỉ này không thể định tuyến trên Internet.
Đó chính là lý do NAT ra đời.
NAT hoạt động như thế nào?
Hãy tưởng tượng Router là một phiên dịch viên giữa mạng nội bộ và Internet.
Khi máy tính trong mạng LAN muốn truy cập Internet:
Laptop
192.168.1.10
│
▼
Router (NAT)
│
203.0.113.10
│
▼
Internet
Router sẽ:
Khi máy chủ trên Internet phản hồi:
Toàn bộ quá trình này diễn ra trong vài phần nghìn giây và người dùng hoàn toàn không nhận ra.
NAT Table là gì?
Mỗi lần thực hiện chuyển đổi địa chỉ, router sẽ lưu thông tin vào NAT Table.
Ví dụ:
192.168.1.10 <--> 203.0.113.10
Nhờ bảng này, khi dữ liệu quay trở lại, router biết chính xác phải chuyển cho thiết bị nào trong mạng LAN.
Ba kiểu NAT phổ biến
1. Static NAT (1 : 1)
Static NAT tạo ánh xạ một địa chỉ Private IP ↔ một địa chỉ Public IP cố định.
Ví dụ:
192.168.1.100
│
▼
198.51.100.20
Mỗi lần Server truy cập Internet hoặc người dùng từ Internet truy cập vào Server, địa chỉ Public luôn là 198.51.100.20.
Ứng dụng:
Khi dịch vụ cần một địa chỉ Public IP cố định, Static NAT là lựa chọn phù hợp.
2. Dynamic NAT (N : N)
Giả sử ISP cấp cho doanh nghiệp một Pool gồm 20 Public IP.
Router sẽ tự động lấy một địa chỉ trong Pool để gán cho từng người dùng khi họ truy cập Internet.
Ví dụ:
192.168.1.10 → 203.0.113.10
192.168.1.11 → 203.0.113.11
Ưu điểm:
Nhược điểm:
Đây là lý do Dynamic NAT hiện nay ít được sử dụng.
3. PAT (Port Address Translation)
Đây là kiểu NAT phổ biến nhất hiện nay.
PAT cho phép hàng trăm hoặc hàng nghìn thiết bị cùng sử dụng một Public IP duy nhất.
Ví dụ:
Laptop 1
192.168.1.10
│
Laptop 2 │
192.168.1.11
│
Laptop 3 │
192.168.1.12
▼
Router
203.0.113.10
▼
Internet
Câu hỏi đặt ra là:
Câu trả lời nằm ở Port Number.
Ví dụ:
192.168.1.10:50001
↓
203.0.113.10:40001192.168.1.11:50002
↓
203.0.113.10:40002
Router không chỉ lưu địa chỉ IP mà còn lưu cả Port Number trong NAT Table.
Nhờ đó, dù tất cả đều dùng chung một Public IP, router vẫn phân biệt được từng phiên kết nối và gửi dữ liệu về đúng thiết bị.
Đây là lý do PAT còn được gọi là NAT Overload.
Một số thuật ngữ quan trọng của NAT
Khi học Cisco hoặc CCNP, bạn sẽ gặp bốn thuật ngữ sau:
Inside Local Address
Địa chỉ Private IP của thiết bị trong mạng nội bộ.
Ví dụ:
192.168.1.10
Inside Global Address
Địa chỉ Public IP đại diện cho thiết bị nội bộ khi ra Internet.
Ví dụ:
203.0.113.10
Outside Global Address
Địa chỉ Public IP thực của máy chủ trên Internet.
Ví dụ:
142.250.x.x (Google)
Outside Local Address
Địa chỉ của máy chủ bên ngoài sau khi được dịch (nếu có). Trong hầu hết các tình huống thực tế, giá trị này thường giống với Outside Global Address.
Kết luận
NAT là công nghệ giúp chuyển đổi địa chỉ IP riêng (Private IP) thành địa chỉ IP công cộng (Public IP), cho phép các thiết bị trong mạng nội bộ truy cập Internet. Ngoài việc tiết kiệm đáng kể số lượng IPv4 Public IP, NAT còn giúp che giấu cấu trúc mạng nội bộ, góp phần tăng cường bảo mật.
Trong ba loại NAT, PAT (Port Address Translation) là hình thức được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Nhờ kết hợp Public IP với Port Number, PAT cho phép hàng trăm hoặc hàng nghìn thiết bị cùng chia sẻ một địa chỉ Public IP duy nhất mà vẫn đảm bảo dữ liệu được trả về đúng thiết bị đã khởi tạo kết nối. Đây là cơ chế đang được triển khai trên hầu hết các Home Router, Router doanh nghiệp, Firewall và Cloud Gateway hiện đại.
Hầu như mọi doanh nghiệp và gia đình hiện nay đều sử dụng NAT (Network Address Translation). Nếu không có NAT, hàng tỷ thiết bị sử dụng địa chỉ IP riêng (Private IP) sẽ không thể truy cập Internet.
Vậy NAT hoạt động như thế nào?
Vấn đề: Private IP không thể đi ra Internet
Trong mạng nội bộ, các thiết bị thường sử dụng địa chỉ IP riêng như:
- 192.168.x.x
- 172.16.x.x – 172.31.x.x
- 10.x.x.x
Ví dụ:
- Laptop: 192.168.1.10
- Server: 192.168.1.20
Các địa chỉ này chỉ có giá trị trong mạng LAN và không được định tuyến trên Internet.
Nếu laptop gửi trực tiếp gói tin với địa chỉ nguồn 192.168.1.10 ra Internet, ISP sẽ nhận ra đây là địa chỉ Private IP và loại bỏ (Drop) gói tin vì địa chỉ này không thể định tuyến trên Internet.
Đó chính là lý do NAT ra đời.
NAT hoạt động như thế nào?
Hãy tưởng tượng Router là một phiên dịch viên giữa mạng nội bộ và Internet.
Khi máy tính trong mạng LAN muốn truy cập Internet:
Laptop
192.168.1.10
│
▼
Router (NAT)
│
203.0.113.10
│
▼
Internet
Router sẽ:
- Thay địa chỉ nguồn từ Private IP thành Public IP.
- Ghi lại quá trình chuyển đổi này vào NAT Table.
- Gửi gói tin ra Internet.
Khi máy chủ trên Internet phản hồi:
- Router tra cứu NAT Table.
- Chuyển Public IP trở lại Private IP ban đầu.
- Gửi đúng về máy tính đã khởi tạo phiên làm việc.
Toàn bộ quá trình này diễn ra trong vài phần nghìn giây và người dùng hoàn toàn không nhận ra.
NAT Table là gì?
Mỗi lần thực hiện chuyển đổi địa chỉ, router sẽ lưu thông tin vào NAT Table.
Ví dụ:
192.168.1.10 <--> 203.0.113.10
Nhờ bảng này, khi dữ liệu quay trở lại, router biết chính xác phải chuyển cho thiết bị nào trong mạng LAN.
Ba kiểu NAT phổ biến
1. Static NAT (1 : 1)
Static NAT tạo ánh xạ một địa chỉ Private IP ↔ một địa chỉ Public IP cố định.
Ví dụ:
192.168.1.100
│
▼
198.51.100.20
Mỗi lần Server truy cập Internet hoặc người dùng từ Internet truy cập vào Server, địa chỉ Public luôn là 198.51.100.20.
Ứng dụng:
- Web Server
- Mail Server
- FTP Server
- Application Server
Khi dịch vụ cần một địa chỉ Public IP cố định, Static NAT là lựa chọn phù hợp.
2. Dynamic NAT (N : N)
Giả sử ISP cấp cho doanh nghiệp một Pool gồm 20 Public IP.
Router sẽ tự động lấy một địa chỉ trong Pool để gán cho từng người dùng khi họ truy cập Internet.
Ví dụ:
192.168.1.10 → 203.0.113.10
192.168.1.11 → 203.0.113.11
Ưu điểm:
- Không cần cấu hình từng địa chỉ như Static NAT.
Nhược điểm:
- Nếu toàn bộ Pool đã được sử dụng, các thiết bị khác sẽ phải chờ đến khi có địa chỉ được giải phóng.
Đây là lý do Dynamic NAT hiện nay ít được sử dụng.
3. PAT (Port Address Translation)
Đây là kiểu NAT phổ biến nhất hiện nay.
PAT cho phép hàng trăm hoặc hàng nghìn thiết bị cùng sử dụng một Public IP duy nhất.
Ví dụ:
Laptop 1
192.168.1.10
│
Laptop 2 │
192.168.1.11
│
Laptop 3 │
192.168.1.12
▼
Router
203.0.113.10
▼
Internet
Câu hỏi đặt ra là:
Nếu tất cả đều dùng chung một Public IP thì khi dữ liệu quay về, router biết gửi cho ai?
Câu trả lời nằm ở Port Number.
Ví dụ:
192.168.1.10:50001
↓
203.0.113.10:40001192.168.1.11:50002
↓
203.0.113.10:40002
Router không chỉ lưu địa chỉ IP mà còn lưu cả Port Number trong NAT Table.
Nhờ đó, dù tất cả đều dùng chung một Public IP, router vẫn phân biệt được từng phiên kết nối và gửi dữ liệu về đúng thiết bị.
Đây là lý do PAT còn được gọi là NAT Overload.
Một số thuật ngữ quan trọng của NAT
Khi học Cisco hoặc CCNP, bạn sẽ gặp bốn thuật ngữ sau:
Inside Local Address
Địa chỉ Private IP của thiết bị trong mạng nội bộ.
Ví dụ:
192.168.1.10
Inside Global Address
Địa chỉ Public IP đại diện cho thiết bị nội bộ khi ra Internet.
Ví dụ:
203.0.113.10
Outside Global Address
Địa chỉ Public IP thực của máy chủ trên Internet.
Ví dụ:
142.250.x.x (Google)
Outside Local Address
Địa chỉ của máy chủ bên ngoài sau khi được dịch (nếu có). Trong hầu hết các tình huống thực tế, giá trị này thường giống với Outside Global Address.
Kết luận
NAT là công nghệ giúp chuyển đổi địa chỉ IP riêng (Private IP) thành địa chỉ IP công cộng (Public IP), cho phép các thiết bị trong mạng nội bộ truy cập Internet. Ngoài việc tiết kiệm đáng kể số lượng IPv4 Public IP, NAT còn giúp che giấu cấu trúc mạng nội bộ, góp phần tăng cường bảo mật.
Trong ba loại NAT, PAT (Port Address Translation) là hình thức được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Nhờ kết hợp Public IP với Port Number, PAT cho phép hàng trăm hoặc hàng nghìn thiết bị cùng chia sẻ một địa chỉ Public IP duy nhất mà vẫn đảm bảo dữ liệu được trả về đúng thiết bị đã khởi tạo kết nối. Đây là cơ chế đang được triển khai trên hầu hết các Home Router, Router doanh nghiệp, Firewall và Cloud Gateway hiện đại.
Attached Files