Чому NAT не потрібен в IPv6?

Чому NAT не потрібен в IPv6? NAT не потрібен для адрес IPv6, оскільки IPv6 має великий адресний простір. Це дозволяє здійснювати прямий зв'язок між пристроями, спрощуючи мережі та підвищуючи безпеку.

Хочете більше деталей?

Продовжуйте читати. 

У цій статті ми розглянемо NAT в контексті IPv4, як він працює і що робить IPv6, щоб усунути його необхідність. Крім того, ми також розглянемо кілька рішень для тих, кому потрібен IPv6, але хто все ще покладається на NAT. 

Зміст

1. Розуміння NAT в контексті IPv4
2. Чому NAT не потрібен в IPv6?
   • Широкий адресний простір
   • Посилена безпека
   • Простота підключення та проектування мережі
3. Альтернативні рішення для NAT в IPv6
4. Часті запитання (FAQ)
5. Висновки.

1. Розуміння NAT в контексті IPv4 

IPv4 has a 32-bit address structure, which allows 4.3 billion unique addresses. A big number if you think about it. But sadly, up to this date, that number (that IPv4 provides) is not big enough to serve the growing internet. The IP scientists from the 80s knew about this, so they introduced IPv6-адрес щоб "коли-небудь" замінити IPv4.

Отже, IPv6 був створений на основі 128-бітної адресної системи. Це означало, що IPv6 охоплював набагато більший адресний простір, ніж IPv4 (IPv6 проти IPv4). For now (and for a long time), IPv6 will solve the address shortage issue and make it easier to route and manage networks.

Але розгорнути IPv6 у всьому Інтернеті легше сказати, ніж зробити (Міграція та переваги IPv6). Існують буквально мільярди сервісів, пристроїв і додатків, які все ще спілкуються між собою за допомогою IPv4. Отже, NAT (Network Address Translation - трансляція мережевих адрес) або також відомий як NAT44, та інші обхідні шляхи були створені як тимчасові рішення. 

a. Яку проблему вирішує NAT? 

NAT (трансляція мережевих адрес) має велике значення для мереж IPv4. Він використовується маршрутизаторами або серверами для перетворення приватних, локальних IP-адрес на публічні IP-адреси і навпаки. Іншими словами, NAT надає можливість розділити одну публічну IP-адресу з декількома пристроями в локальній мережі. Отже, один будинок (багато пристроїв, багато приватних IP-адрес) = одна публічна IP-адреса. Існує також функція Невизначеність на рівні носія (CGNAT) яка робить це в набагато більших масштабах. Громади, райони та цілі зони користуються єдиною публічною інтелектуальною власністю через CGNAT. 

Як було сказано раніше, причиною створення NAT (як своєрідного пластиру) було прагнення допомогти вирішити проблему нестачі IPv4-адрес. Ця розумна конструкція не тільки економить IPv4-адреси, але й додає рівень безпеки, приховуючи внутрішні IP-адреси локальних пристроїв від Інтернету.

b. Як працює NAT для IPv4? 

Наступне зображення ілюструє процес NAT в IPv4:

Місцевий зв'язок: Хост у приватній мережі з приватною IPv4-адресою (10.0.0.1) хоче надсилати дані на сервер в Інтернеті. Маршрутизатор налаштовано за допомогою NAT для керування трафіком між приватною мережею та інтернетом.

• Переклад вихідних пакетів: Коли хост надсилає дані на сервер, пакет містить IP-адресу джерела (10.0.0.1, яка є приватною адресою хоста) та IP-адресу призначення (200.100.10.1, яка є публічною адресою сервера). Коли пакет досягає маршрутизатора з NAT, маршрутизатор переводить IP-адресу джерела з приватної адреси (10.0.0.1) на публічну IP-адресу маршрутизатора (150.150.0.1). Таке перетворення дозволяє маршрутизувати пакет через інтернет до сервера.
• Переклад вхідних пакетів: Коли сервер відповідає, вхідний пакет має IP-адресу сервера як джерело (200.100.10.1) і публічну IP-адресу маршрутизатора як пункт призначення (150.150.0.1). Коли цей пакет досягає NAT-маршрутизатора, NAT перетворює IP-адресу призначення назад на приватну IP-адресу хоста (10.0.0.1). Таким чином, хост у приватній мережі отримує відповідь сервера.

c. Які обмеження NAT в IPv4?

Хоча NAT в мережах IPv4 має свої переваги, він також має свої недоліки, включаючи складність, перешкоджання наскрізному зв'язку і проблеми сумісності. Ці обмеження підкреслюють потребу в більш масштабованих рішеннях, таких як IPv6.

2. Чому NAT не потрібен в IPv6?

a. Великий адресний простір.

Основна причина, чому NAT не потрібен в IPv6, полягає в тому, що IPv6 має величезний адресний простір (340 ундемільйонів адрес, якщо бути точним), а це означає, що нам більше не потрібен NAT. NAT був явно розроблений для цього, щоб зберегти обмежений пул IPv4. Отже, завдяки цій величезній кількості доступних IPv6-адрес, будь-який хост або користувач може отримати публічну мережеву адресу IPv6.

b. Посилена безпека.

На відміну від IPv4, IPv6 розроблявся з урахуванням безпеки як фундаментального компонента, а не як другорядного. IPv6 включає в себе функції безпеки (IPsec, наскрізне шифрування і безпечне виявлення сусідів), що підвищує загальну безпеку мережі і усуває необхідність в NAT. І, як було сказано раніше, NAT був розроблений для подолання обмежень IPv4, а безпека, яку він забезпечує, є побічним продуктом проектування. Люди просто використовують NAT як брандмауер де-факто, тому що він приховує внутрішні IP-адреси від зовнішніх загроз.

Примітка. Keep in mind that IPv6’s built-in security is not really a replacement for NAT because IPv4 NAT hides true IP addresses behind and IPSec (which is also available for IPv4) provides encryption and authentication. In fact, from a network design point of view, IPSec and NAT could even complement each other. 

c. Простота підключення та проектування мережі 

IPv6’s emphasis on improved end-to-end connectivity and simplified network design negates the need for NAT. This approach enhances communication pathways, facilitates real-time transfers, and directs device-to-device connections across the internet, eliminating intermediaries like NAT devices (or other workarounds). IPv6 simplifies network design by using unique global addresses for devices, avoiding the complexities of address translation that are present in IPv4, which can lead to problems like double NAT and increased troubleshooting difficulties.

3. Альтернативні рішення NAT в IPv6?

Хоча для більшості розгортань IPv6 NAT не потрібна, існують певні випадки використання або налаштування мережі, де функціональність, подібна до NAT, все ще є корисною. У таких випадках можна використовувати такі рішення, як трансляція мережевих префіксів (NPTv6) або протокол керування портами (PCP) для досягнення аналогічних цілей без недоліків традиційного NAT в IPv4.

Примітка. These solutions should be used with caution and sparingly in IPv6 networks, as the default approach is to rely on the protocol’s vast address space and end-to-end connectivity. These solutions are not replacements for NAT44, they just aim to facilitate the IPv6 and IPv4 interoperability.

• NPTv6: Він використовується, коли мережам потрібно змінити префікс своїх IPv6-адрес без зміни ідентифікатора інтерфейсу. NPTv6 може використовуватися в таких ситуаціях, як перенумерація мережі, мультихостинг і застосування політик.
• NAT64: Перетворює IPv6-адреси в IPv4-адреси. Це корисно для того, щоб дозволити мережам, які використовують лише IPv6, отримати доступ до ресурсів у мережах IPv4.
• PCP: Протокол керування портами можна використовувати в мережах IPv6 для керування перенаправленням вхідних пакетів пристроєм NAT, наприклад, NAT64.

Наступна діаграма ілюструє відмінності між NAT в IPv4 і двома сценаріями IPv6. 

1. NAT в IPv4
2. IPv6 без NAT 
3. Переклад мережевих префіксів (NPTv6).

Ось що представляє кожна частина діаграми:

• NAT в IPv4: На першій мережевій схемі показано локальний хост за приватною мережею, який підключений до публічної мережі IPv4 через маршрутизатор/брандмауер, що реалізує NAT. Пунктирна червона лінія зі стрілками вказує на процес трансляції, а віддалений хост у публічній мережі показаний як ціль зв'язку.

• IPv6 без NAT: У другій частині показано локальний хост з IPv6-адресою, підключений безпосередньо до Інтернету IPv6 без будь-якого NAT, оскільки IPv6 дозволяє використовувати велику кількість адрес, що робить NAT непотрібним для збереження адрес. Зелена лінія зі стрілками вказує на прямий, не трансльований шлях між локальним і віддаленим хостами. У цьому сценарії кожен пристрій, як правило, має глобальну унікальну IPv6-адресу, що дозволяє здійснювати прямий наскрізний зв'язок без необхідності трансляції адрес.

• NPTv6: Третя частина показує локальний хост в інтрамережі IPv6 за маршрутизатором/брандмауером, що реалізує NPTv6, який підключений до Інтернету IPv6. NPTv6 - це механізм трансляції префікса IPv6-адреси, подібний до того, як працює NAT в IPv4, але він зберігає незмінною частину адреси хоста. Пунктирна фіолетова лінія вказує на процес трансляції префікса.

4. Часті запитання (FAQ)

a. Чи можете ви навести реальний приклад, що ілюструє підвищення ефективності мережі, досягнуте без NAT?

Одним з чудових прикладів є Comcast (зараз Xfinity)одного з найбільших інтернет-провайдерів у США. Вони перейшли на IPv6 і побачили значне покращення продуктивності та управління мережею. Без NAT в архітектурі IPv6 маршрутизація стала простішою, затримки зменшилися, а зв'язок для клієнтів покращився. Це свідчить про практичні переваги IPv6 у великомасштабних мережах, які не залежать від NAT44.

b. Що таке NAT64? 

NAT64 translates IPv6 addresses to IPv4 addresses, enabling communication between IPv6 and IPv4 devices. This protocol allows IPv6-only devices to access IPv4 resources. NAT64 bridges the IPv4-IPv6 transition, allowing IPv6-only networks to access IPv4 resources. However, it can introduce complexities such as application compatibility and address exhaustion.

c. Як IPv6-трафік може обійти NAT при підключенні до мереж IPv4 і зберегти наскрізний зв'язок?

В IPv6 є механізми, такі як Teredo і 6to4, які дозволяють трафіку IPv6 проходити через пристрої NAT при підключенні до мереж IPv4. Ці механізми допомагають зберегти наскрізний зв'язок без використання NAT в мережах IPv6.

5. Висновок.

Although NAT played a vital role in keeping IPv4 alive, it now become obsolete in the IPv6 environment, where every device can have its own unique global address. Ці зміни не лише спрощують підключення, але й сигналізують про нову еру інтернет-архітектури, яка є більш ефективною, безпечною та готовою до роботи з постійно зростаючою кількістю підключених пристроїв.

Завдяки прикладам масштабних мереж і альтернативним рішенням для перехідних сценаріїв, перехід на IPv6 - це не просто технічне оновлення, а необхідна еволюція для майбутнього глобального зв'язку.

Попрощайтеся з ускладненнями НАТО! 🌐

Пориньте у безмежний світ IPv6 з RapidSeedbox!

Ніяких посередників, лише пряме володіння ІВ.
Ми завжди на зв'язку з вами завдяки цілодобовій підтримці 24/7.
Індивідуальний хостинг, який підходить саме вам.
Чіткі витрати, без сюрпризів.

Розпочніть свій шлях без НАТО вже сьогодні

Завітайте до Rapidseedbox вже сьогодні та отримайте спеціальну знижку 20% на перший місяць!

----