Автор:
Почему NAT не нужен в IPv6? NAT не требуется для адресов IPv6, поскольку IPv6 имеет обширное адресное пространство. Это позволяет осуществлять прямую связь между устройствами, упрощая сети и повышая безопасность.
Хотите больше подробностей?
Продолжайте читать.
В этой статье мы рассмотрим NAT в контексте IPv4, как он работает и что делает IPv6, чтобы устранить необходимость в нем. Кроме того, мы также рассмотрим несколько решений для тех, кому нужен IPv6, но все еще полагается на NAT.
Содержание
- Понимание NAT в контексте IPv4
- Почему NAT не нужен в IPv6?
- Объемное адресное пространство
- Повышенная безопасность
- Простое подключение и проектирование сети
- Альтернативные решения для NAT в IPv6
- Часто задаваемые вопросы (FAQ)
- Заключение
1. Понимание NAT в контексте IPv4
IPv4 имеет 32-битную структуру адресов, которая позволяет использовать 4,3 миллиарда уникальных адресов. Большое число, если вдуматься. Но, к сожалению, до сих пор этого числа (которое обеспечивает IPv4) недостаточно, чтобы обслуживать растущий интернет. Ученые в области IP из 80-х годов знали об этом, поэтому они представили IPv6 чтобы “когда-нибудь” заменить IPv4.
Итак, IPv6 был создан с использованием 128-разрядной адресной системы. Это означало, что IPv6 охватывал гораздо большее адресное пространство, чем IPv4(IPv6 и IPv4). На данный момент (и надолго) IPv6 решает проблему нехватки адресов и упрощает маршрутизацию и управление сетями.
Но внедрить IPv6 во всем интернете легче сказать, чем сделать (Переход на IPv6 и преимущества). Существуют буквально миллиарды служб, устройств и приложений, которые по-прежнему взаимодействуют друг с другом с помощью IPv4. Поэтому, NAT (преобразование сетевых адресов) или также известный как NAT44, и другие обходные пути были созданы в качестве временных решений.
a. Какую проблему решает NAT?
NAT (преобразование сетевых адресов) имеет большое значение для сетей IPv4. Он используется маршрутизаторами или серверами для преобразования частных локальных IP-адресов в общедоступные IP-адреса и наоборот. Другими словами, NAT предоставляет способ совместного использования одного общедоступного IP-адреса несколькими устройствами в локальной сети. Итак, один дом (много устройств, много частных IP-адресов) = один общедоступный IP. Существует также NAT операторского класса (CGNAT) , который позволяет делать это в гораздо большем масштабе. Сообщества, микрорайоны и целые зоны используют единый общедоступный IP-адрес через CGNAT.
Как было сказано ранее, причина, по которой NAT использовался (как своего рода вспомогательное решение), заключалась в том, чтобы помочь устранить нехватку IPv4-адресов. Этот продуманный дизайн не только сохраняет IPv4-адреса, но и повышает уровень безопасности, скрывая внутренние IP-адреса локальных устройств от интернета.
b. Как NAT работает для IPv4?
Следующее изображение иллюстрирует процесс NAT в IPv4:
Местная связь: Узел в частной сети с частным IPv4-адресом (10.0.0.1) хочет отправить данные на сервер в Интернете. Маршрутизатор настроен с использованием NAT для управления трафиком между частной сетью и Интернетом.
- Трансляция исходящих пакетов: Когда хост отправляет данные на сервер, пакет содержит IP-адрес источника (10.0.0.1, который является личным адресом хоста) и IP-адрес назначения (200.100.10.1, который является общедоступным адресом сервера). Когда пакет достигает маршрутизатора с NAT, маршрутизатор преобразует исходный IP-адрес с частного адреса (10.0.0.1) на общедоступный IP-адрес маршрутизатора (150.150.0.1). Эта трансляция позволяет направить пакет через интернет на сервер.
- Трансляция входящего пакета: Когда сервер отвечает, входящий пакет содержит IP-адрес сервера в качестве источника (200.100.10.1) и общедоступный IP-адрес маршрутизатора в качестве пункта назначения (150.150.0.1). Когда этот пакет достигает маршрутизатора NAT, NAT преобразует IP-адрес назначения обратно в частный IP-адрес хоста (10.0.0.1). Таким образом, хост в частной сети получает ответ сервера.
c. Каковы ограничения NAT в IPv4?
Хотя NAT в сетях IPv4 имеет свои преимущества, у него также есть изрядная доля недостатков, включая сложность, затрудняющую сквозную связь и проблемы совместимости. Эти ограничения подчеркивают необходимость в более масштабируемых решениях, таких как IPv6.
2. Почему NAT не нужен в IPv6?
a. Объемное адресное пространство
Основная причина, по которой NAT не нужен в IPv6, заключается в том, что IPv6 имеет огромное адресное пространство (340 миллионов адресов, если быть точным), что означает, что нам больше не нужен NAT. NAT был специально разработан для этого, чтобы сохранить ограниченный пул IPV4. Таким образом, благодаря этому огромному количеству доступных IPv6-адресов любой хост или пользователь может получить общедоступный сетевой адрес IPv6.
b. Повышенная безопасность
В отличие от IPv4, IPv6 был разработан с учетом безопасности как фундаментального компонента, а не как запоздалой мысли. IPv6 изначально включает в себя защиту (IPSec, сквозное шифрование и безопасное обнаружение соседей), что повышает общую безопасность сети и устраняет необходимость в NAT. И, как говорилось ранее, NAT был разработан для устранения ограничений IPv4, а безопасность, которую он обеспечивает, является побочным продуктом разработки. Люди просто используют NAT в качестве брандмауэра defacto, потому что он скрывает внутренние IP-адреса от внешних угроз.
Примечание: Помните, что встроенная в IPv6 система безопасности на самом деле не является заменой NAT, поскольку в IPv4 NAT скрывает истинные IP-адреса, а IPSec (который также доступен для IPv4) обеспечивает шифрование и аутентификацию. На самом деле, с точки зрения проектирования сети, IPSec и NAT могут даже дополнять друг друга.
c. Простое подключение и проектирование сети
Акцент IPv6 на улучшении сквозного соединения и упрощении сетевого дизайна сводит на нет необходимость в NAT. Такой подход улучшает каналы связи, облегчает передачу данных в реальном времени и направляет соединения между устройствами через Интернет, устраняя посредников вроде устройств NAT (или других обходных путей). IPv6 упрощает проектирование сети за счет использования уникальных глобальных адресов для устройств, избегая сложностей трансляции адресов, которые присутствуют в IPv4, что может привести к таким проблемам, как двойная NAT и повышенные трудности при устранении неполадок.
3. Альтернативные решения для NAT в IPv6
Хотя NAT не требуется для большинства случаев использования IPv6, существуют определенные варианты использования или настройки сети, где функциональность, подобная NAT, все еще полезна. В таких случаях такие решения, как преобразование сетевых префиксов (NPTv6) или протокол управления портами (PCP), могут быть использованы для достижения аналогичных целей без недостатков традиционного NAT в IPv4.
Примечание: Эти решения следует использовать в сетях IPv6 с осторожностью и редко, поскольку по умолчанию необходимо полагаться на обширное адресное пространство протокола и сквозное соединение. Эти решения не заменяют NAT44, они лишь призваны облегчить взаимодействие IPv6 и IPv4.
- NPTv6: Он используется, когда сетям необходимо изменить префикс своих IPv6-адресов без изменения идентификатора интерфейса. NPTv6 может использоваться в таких ситуациях, как перенумерация сети, множественное самонаведение и применение политик.
- NAT64: Он преобразует адреса IPv6 в адреса IPv4. Это полезно для того, чтобы разрешить сетям, поддерживающим только IPv6, доступ к ресурсам в сетях IPv4.
- PCP: Протокол управления портами может использоваться в сетях IPv6 для управления пересылкой входящих пакетов устройством NAT, таким как NAT64.
Следующая диаграмма иллюстрирует различия между NAT в IPv4 и два сценария использования IPv6.
- NAT в IPv4
- IPv6 без NAT
- Трансляция сетевых префиксов (NPTv6)
Вот что представляет собой каждая часть диаграммы:
- NAT в IPv4: На первой сетевой диаграмме показан локальный хост за частной сетью, который подключен к общедоступной сети IPv4 через маршрутизатор/брандмауэр, реализующий NAT. Пунктирная красная линия со стрелками указывает процесс трансляции, а удаленный хост в общедоступной сети показан в качестве цели связи.
- IPv6 без NAT: Вторая часть показывает локальный хост с IPv6-адресом, подключенный непосредственно к интернету IPv6 без какого-либо NAT, поскольку IPv6 допускает большое количество адресов, что делает NAT ненужным для сохранения адресов. Зеленая линия со стрелками указывает прямой, непереведенный путь между локальным и удаленным хостами. В этом сценарии каждое устройство обычно имеет глобально уникальный IPv6-адрес, что позволяет осуществлять прямую сквозную связь без необходимости преобразования адресов.
- NPTv6: В третьей части показан локальный хост в интрасети IPv6 за маршрутизатором/брандмауэром, реализующим NPTv6, который подключен к интернету IPv6. NPTv6 - это механизм преобразования префикса IPv6-адреса, аналогичный тому, как работает NAT в IPv4, но он сохраняет часть адреса хоста неизменной. Пунктирная фиолетовая линия указывает на процесс преобразования префикса.
4. Часто задаваемые вопросы (FAQ)
a. Можете ли вы привести реальный пример, иллюстрирующий повышение эффективности сети, достигнутое без NAT?
Одним из замечательных примеров является Comcast (теперь Xfinity), один из крупнейших интернет-провайдеров в США. Они перешли на IPv6 и увидели значительное улучшение производительности сети и управления ею. Без NAT в их архитектуре IPv6 маршрутизация была проще, задержка уменьшилась, а подключение улучшилось для их клиентов. Это показывает практические преимущества IPv6 в крупномасштабных сетях и отсутствие зависимости от NAT44.
b. Что такое NAT64?
NAT64 переводит адреса IPv6 в адреса IPv4, обеспечивая связь между устройствами IPv6 и IPv4. Этот протокол позволяет устройствам, работающим только с IPv6, получать доступ к ресурсам IPv4. NAT64 наводит мосты между IPv4 и IPv6, позволяя сетям, использующим только IPv6, получать доступ к ресурсам IPv4. Однако он может создавать такие сложности, как совместимость приложений и исчерпание адресов.
c. Как трафик IPv6 может обойти NAT при подключении к сетям IPv4 и сохранить сквозное подключение?
В IPv6 есть механизмы, такие как Teredo и 6to4, которые позволяют трафику IPv6 проходить через устройства NAT при подключении к сетям IPv4. Эти механизмы помогают сохранить сквозное подключение, не прибегая к NAT в сетях IPv6.
5. Заключение
Хотя NAT играл важную роль в сохранении жизни IPv4, сейчас он устарел в Среда IPv6При этом каждое устройство может иметь свой уникальный глобальный адрес. Это изменение не только упрощает подключение, но и сигнализирует о новой эре интернет-архитектуры, которая является более эффективной, безопасной и готовой к работе с постоянно растущим числом подключенных устройств.
Благодаря примерам крупномасштабных сетей и альтернативным решениям для переходных сценариев переход на IPv6 является не просто техническим обновлением, но необходимой эволюцией для будущего глобального подключения.
Я категорически не согласен с мнением, что все узлы IPv4 должны быть публично подключены к Интернету. В IPv6 нет ни одного положения, которое было бы непосредственно применимо к сетям RFC1918, нуждающимся в ограниченном подключении к Интернету. Еще одна проблема с IPv6 - доступ к нему ограничен или вовсе отсутствует для большинства людей, подключающихся к Интернету. Так почему же я не должен отключать IPv6, если я не понимаю его в достаточной степени и не имею к нему доступа?
В Интернете много дискриминации по поводу перехода с IPv4 на IPv6, часто говорится о том, почему вы хотите отключить IPv6, а также о неспособности IPv6 разумно удовлетворить, на мой взгляд, потребности частных сетей. Много дискриминации по поводу желания отключить IPv6 на сервере, потому что он не может быть реализован должным образом, где во многих случаях он не может быть реализован должным образом.
На первый взгляд, адресное пространство 128 бит против 32 бит кажется отличной вещью. Но не так быстро, существуют проблемы с поддержкой такого большого адресного пространства во многих инфраструктурах, обеспечивающих работу Интернета. К сожалению, не существует альтернативы, подобной IPX, которая была бы свободно доступна для частных LANS. Novell даже не хочет поддерживать IPX в наши дни, хотя, казалось бы, было бы очень разумно перевести частные сети IPv4 с помощью NAT для ограниченного и контролируемого подключения к Интернету на IPX и развернуть шлюз IPX - IPV6 по мере необходимости, IPv4 - IPX, когда IPV6 недоступен.
Протокол IPv6 был разработан в условиях, когда все вещи должны находиться на сервере корпорации, доступ к которому осуществляется через общедоступный Интернет. Хотя у "облака" есть подходящее применение, я не хочу платить налоги, хранить свою финансовую информацию или другие важные частные данные на чьем-то небезопасном сервере с глобальным доступом. IPv6 никогда не предназначался для решения этой проблемы конфиденциальности. Насколько я могу судить, самое большое достоинство IPv6 - это и самый большой его недостаток. Квинтиллион адресов? Однако не все должно быть в Интернете. Требуется новая инфраструктура, и пройдет немало времени, прежде чем у большинства людей появится необходимая инфраструктура, чтобы получить доступ к IPv6 или даже предложить его. Существует также проблема обучения, многие люди не знают, как развернуть IPv6, даже если бы у них был доступ. Я бы хотел, чтобы в Linux он не был включен по умолчанию. Отключить его сложнее, чем должно быть. Есть много ошибок, если вы не подключены к IPv6 или пытаетесь отключить его в пользу IPv4, или и то, и другое.