Nếu bạn đang hoạt động trong lĩnh vực công nghệ, chắc chắn bạn đã quen thuộc với khái niệm NAT, một thuật ngữ phổ biến trong ngành này. Tuy nhiên, với những người không chuyên ngành công nghệ thông tin, NAT có thể là một khái niệm khó hiểu do nó sử dụng nhiều thuật ngữ chuyên ngành không phải ai cũng am hiểu.
Hôm nay, chúng ta sẽ cùng Home Nest khám phá chi tiết về NAT, giải thích rõ về những lợi ích mà nó mang lại trong lĩnh vực công nghệ và phân biệt các loại NAT đang được sử dụng hiện nay.
Định nghĩa về NAT
Network Address Translation (NAT) là một phương pháp kỹ thuật cho phép một hoặc nhiều địa chỉ IP thuộc mạng nội bộ được chuyển đổi thành một hoặc nhiều địa chỉ IP thuộc mạng công cộng. NAT, hay còn được gọi là Translation – địa chỉ Mạng, đóng vai trò quan trọng trong việc ẩn địa chỉ IP nội bộ (Private) khi truy cập mạng công cộng. Kỹ thuật này thường được triển khai tại router biên, nơi có vai trò kết nối giữa mạng nội bộ và mạng ngoại vi.
Chúc năng và nhiệm vụ của NAT
NAT (Network Address Translation) có nhiệm vụ chuyển đổi địa chỉ IP giữa các mạng khác nhau và thực hiện một số chức năng quan trọng trong môi trường mạng. Cụ thể, NAT có các chức năng và nhiệm vụ sau:
- Chuyển đổi địa chỉ IP: chuyển đổi địa chỉ IP của các gói tin đi và đến giữa mạng nội bộ và mạng bên ngoài. Điều này giúp giấu địa chỉ IP thực sự của các thiết bị nội bộ khỏi mạng công cộng.
- Bảo vệ địa chỉ IP nội bộ: giúp bảo vệ địa chỉ IP của các thiết bị trong mạng nội bộ tránh khỏi sự truy cập trực tiếp từ Internet, tăng cường an ninh mạng.
- Hỗ trợ chia sẻ địa chỉ IP: Khi nguồn cung địa chỉ IP hạn chế, NAT cho phép nhiều thiết bị trong mạng nội bộ sử dụng cùng một địa chỉ IP công cộng thông qua cơ chế port mapping.
- Quản lý kết nối: theo dõi thông tin về các kết nối TCP và UDP, giúp quản lý động gói tin và kết nối trong mạng.
- Giảm thiếu địa chỉ IP công cộng: giúp giảm áp lực lên nguồn cung địa chỉ IP công cộng bằng cách tái sử dụng chúng cho nhiều thiết bị trong mạng nội bộ.
- Hỗ trợ mạng nội bộ phức tạp: Trong các môi trường mạng lớn, NAT hỗ trợ việc triển khai các mạng nội bộ phức tạp mà không cần có sự sửa đổi lớn trên cấu trúc của mạng.
- Chuyển đổi loại địa chỉ: NAT có khả năng chuyển đổi giữa địa chỉ IPv4 và IPv6, hỗ trợ quá trình chuyển đổi từ mạng IPv4 sang mạng IPv6.
Tóm lại, NAT không chỉ giúp quản lý địa chỉ IP mà còn cung cấp nhiều lợi ích khác nhau trong việc kết nối và bảo vệ mạng.
Tại sao lại nên áp dụng kỹ thuật NAT?
Dynamic NAT có khả năng tạo ra sự phân biệt giữa mạng nội bộ và mạng bên ngoài. Điều này có nghĩa là NAT chỉ cho phép kết nối từ các nguồn gốc cụ thể trong Stub Domain. Nhằm đảm bảo rằng các thiết bị bên ngoài không thể kết nối đến máy tính của bạn trừ khi đã có kết nối trước đó.
Bạn có thể duyệt Internet, truy cập một trang web cụ thể hoặc tải xuống tệp tin. Nhưng đối với những người không sử dụng địa chỉ IP của bạn, họ sẽ không nhận được sự hỗ trợ tương tự.
Static NAT hỗ trợ thiết bị bên ngoài kết nối với các máy tính trong Stub Domain. Ví dụ, khi bạn cần chuyển đổi từ Inside Global Address sang Inside Local Address, Static NAT là công cụ hữu ích để hỗ trợ kết nối.
Nhiều NAT Router cung cấp tính năng bộ lọc và ghi log traffic. Bộ lọc cho phép tổ chức kiểm soát truy cập vào các trang web doanh nghiệp một cách hiệu quả hơn. Trong khi đó, logging traffic là cách bạn có thể tạo và theo dõi các tệp tin.
Trong một số tình huống, NAT có thể bị nhầm lẫn giữa các server proxy. Tuy nhiên, NAT và server proxy vẫn có sự khác biệt để phân biệt chúng. NAT không thể bị nhầm lẫn giữa thiết bị nguồn và thiết bị đích và hầu như không thể nhận ra NAT đang hoạt động như một thiết bị trung gian.
Thường NAT hoạt động ở tầng ba của mô hình OSI Reference Model, trong khi máy chủ proxy hoạt động ở tầng thứ tư. Vị trí này khiến NAT vận hành nhanh hơn so với việc đặt nó ở vị trí cao trong mô hình mạng.
Lợi ích chính mà NAT mang lại là hỗ trợ quản trị mạng một cách hiệu quả hơn, cho phép bạn chuyển hướng từ một máy chủ web sang một máy chủ khác.
Ưu điểm và nhược điểm của NAT
Ưu điểm của kỹ thuật NAT
- NAT mang lại lợi ích vô cùng quan trọng về việc quản lý địa chỉ IPv4. Đối mặt với sự gia tăng đột ngột của người sử dụng internet, tình trạng khan hiếm địa chỉ IPv4 là không tránh khỏi. NAT đáp ứng khả năng này bằng cách hiệu quả tăng giảm số lượng địa chỉ IP cần thiết.
- Khả năng che giấu địa chỉ IP trong mạng LAN. Điều này tăng cường tính an toàn và bảo mật của hệ thống bằng cách ẩn đi thông tin địa chỉ IP nội bộ, giảm khả năng bị tấn công từ bên ngoài.
- NAT cũng hỗ trợ chia sẻ tài nguyên kết nối internet cho nhiều thiết bị trong cùng một mạng LAN thông qua một địa chỉ IP công cộng. Điều này giúp tối ưu hóa sự sử dụng địa chỉ IP và làm cho quá trình chia sẻ internet trở nên hiệu quả hơn.
- Đối với quản trị mạng, NAT là một công cụ hữu ích để lọc gói tin và kiểm soát quyền truy cập. Việc này cho phép người quản trị thực hiện kiểm soát linh hoạt đối với việc truy cập thông tin qua từng cổng cụ thể.
Nhược điểm
- Áp dụng NAT có thể gây tăng cường công việc của CPU do hoạt động liên tục trong quá trình thay đổi địa chỉ IP, dẫn đến độ trễ trong quá trình switching và giảm tốc độ truyền thông mạng.
- Khi sử dụng NAT trong mạng LAN, việc che giấu địa chỉ IP không hoàn toàn và đôi khi còn tồn tại khả năng truy cập đến địa chỉ IP gốc.
- Quá trình ẩn IP có thể làm gián đoạn một số ứng dụng trong quá trình truyền thông tin, tạo ra sự không ổn định cho những ứng dụng này trong khi sử dụng NAT.
Các thuật ngữ phổ biến trong lĩnh vực kỹ thuật NAT
Trong quá trình đọc tài liệu liên quan đến kỹ thuật NAT, có một số thuật ngữ quan trọng mà bạn cần hiểu.
- Inside local (Nội bộ địa phương): đây là địa chỉ IP tương ứng với một thiết bị trong mạng nội bộ, nhưng nó không được cung cấp bởi Trung tâm Thông tin Mạng (Network Information Center).
- Inside global (Nội bộ toàn cầu): loại địa chỉ IP được đăng ký tại trung tâm thông tin mạng và được sử dụng để thay thế cho địa chỉ IP Inside local.
- Outside local (Ngoại bộ địa phương): địa chỉ IP của một thiết bị hoạt động trong mạng bên ngoài. Các thiết bị trong mạng nội bộ có thể tìm thấy các thiết bị hoạt động bên ngoài thông qua địa chỉ IP Outside local. Địa chỉ này không cần phải được đăng ký tại trung tâm thông tin mạng và đôi khi có thể là một địa chỉ IP riêng tư.
- Outside global (Ngoại bộ toàn cầu): IP tương ứng với một thiết bị hoạt động trong hệ thống bên ngoài và hoàn toàn hợp lệ trên Internet.
Các loại NAT phổ biến hiện nay
Hiện nay, NAT đã phát triển thành nhiều dạng khác nhau, và dưới đây là mô tả về một số kỹ thuật NAT cơ bản:
Static NAT
– Còn được gọi là NAT tĩnh, đây là một phương thức NAT một đối một.
– Cho phép kết nối từ địa chỉ IP Private tới một địa chỉ IP Public.
– Thường được sử dụng cho các thiết bị mạng cần truy cập từ bên ngoài.
– Ví dụ: Máy tính có địa chỉ IP Private là 192.168.32.10 được ánh xạ và chuyển đến địa chỉ IP Public là 213.18.123.10 bởi router.
Dynamic NAT
– Là một dạng NAT động, hoạt động khác biệt so với Static NAT.
– Cho phép ánh xạ địa chỉ IP Private với một địa chỉ IP Public từ một nhóm địa chỉ.
– Ví dụ: Địa chỉ IP Private 192.168.32.10 được ánh xạ và chuyển đến địa chỉ IP Public 213.18.123.100 bởi router.
NAT Overload
– Còn được biết đến là Dynamic NAT Overload, là một dạng của Dynamic NAT.
– Cho phép nhiều địa chỉ IP Private được ánh xạ với một địa chỉ IP Public thông qua các cổng Port khác nhau.
– Ví dụ: Địa chỉ IP Private được cấp phép ánh xạ với địa chỉ IP Public 213.18.123.x thông qua các cổng giao tiếp khác nhau.
– Theo nghiên cứu của các chuyên gia, mỗi máy tính trong mạng nội bộ có sẵn cấu hình NAT Overload, nơi mà router sẽ ánh xạ địa chỉ IP của máy tính tới một địa chỉ IP Public cụ thể dựa trên các cổng giao tiếp khác nhau.
Phân biệt giữa địa chỉ IP Private và Public
IP Private
- Được sử dụng trong mạng nội bộ
- Dành cho việc giao tiếp nội bộ giữa các hệ thống kết nối trong mạng.
- IP Private có nhiều hệ thống khác nhau, nhưng vẫn tuân theo quy luật chung.
- IP Private chủ yếu áp dụng cho mạng LAN và thường được sử dụng để tải hệ điều hành mạng.
- Miễn phí và sẵn có ngay từ lúc cài đặt.
- Để xác định địa chỉ IP Private, có thể sử dụng lệnh cmd và nhập “ipconfig” trong Command Prompt. Phạm vi sử dụng bao gồm: 10.0.0.0 – 10.255.255.255, 172.16.0.0 – 172.31.255.255 và 192.168.0.0 – 192.168.255.255.
IP Public
- Được sử dụng cho giao tiếp bên ngoài mạng.
- Có thể thay đổi theo quy luật đồng nhất hoặc không đồng nhất.
- Sử dụng IP Public để truy cập internet và chúng được quản lý và kiểm soát bởi nhà cung cấp dịch vụ (ISP).
- Các địa chỉ IP Public thường phải trả phí.
- Để biết địa chỉ IP Public, bạn có thể đơn giản là gõ vào Google “What is my IP”. Tất cả các địa chỉ IP ngoại trừ các địa chỉ Private đều thuộc phạm vi IP Public.
Tóm lại, NAT viết tắt từ “Network Address Translation, là một phương pháp kỹ thuật dùng để thay đổi địa chỉ IP của thiết bị từ địa chỉ Private sang địa chỉ Public. Thực tế, NAT được ứng dụng rộng rãi và cung cấp hiệu suất xuất sắc trong việc hỗ trợ nhiều hoạt động yêu cầu chuyển đổi từ môi trường Private sang môi trường Public.
Xem thêm:
Tác giả bài viết
