Qua
Tại sao NAT không cần thiết trong IPv6? NAT không cần thiết trong địa chỉ IPv6 vì IPv6 có một không gian địa chỉ rộng lớn. Điều này cho phép liên lạc trực tiếp giữa các thiết bị, đơn giản hóa mạng và cải thiện tính bảo mật.
Muốn biết thêm chi tiết?
Hãy đọc tiếp.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá NAT trong bối cảnh IPv4, cách thức hoạt động và IPv6 làm gì để loại bỏ nhu cầu của nó. Ngoài ra, chúng ta cũng sẽ khám phá một số giải pháp dành cho những người cần IPv6 nhưng vẫn dựa vào NAT.
Mục lục
- Hiểu NAT trong Bối cảnh của IPv4
- Tại sao NAT không cần thiết trong IPv6?
- Không gian Địa chỉ Rộng lớn
- Bảo mật Nâng cao
- Kết nối Đơn giản và Thiết kế Mạng
- Giải pháp Thay thế cho NAT trong IPv6
- Câu hỏi Thường gặp (FAQ)
- Kết luận.
1. Hiểu NAT trong Bối cảnh của 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 vào “một ngày nào đó” để thay thế IPv4.
Vì vậy, IPv6 được tạo ra với hệ thống địa chỉ 128 bit. Điều này có nghĩa là IPv6 bao phủ không gian địa chỉ lớn hơn nhiều so với IPv4 (IPv6 với IPv4). For now (and for a long time), IPv6 will solve the address shortage issue and make it easier to route and manage networks.
Nhưng việc triển khai IPv6 trên toàn bộ Internet thì nói dễ hơn làm (Chuyển đổi sang IV06 và Lợi ích). Trên thực tế, có hàng tỷ dịch vụ, thiết bị và ứng dụng vẫn liên lạc với nhau bằng IPv4. Vì vậy, NAT (Dịch Địa chỉ Mạng) hay còn gọi là NAT44, và các cách giải quyết khác được tạo ra như những giải pháp tạm thời.
a. NAT giải quyết được vấn đề gì?
NAT (Dịch Địa chỉ Mạng) là một vấn đề lớn đối với mạng IPv4. Nó được sử dụng bởi các bộ định tuyến hoặc máy chủ để dịch các địa chỉ IP riêng tư, cục bộ sang địa chỉ IP công cộng và ngược lại. Nói cách khác, NAT cung cấp cách chia sẻ một địa chỉ IP công cộng với nhiều thiết bị trên mạng cục bộ. Vì vậy, một nhà (nhiều thiết bị, nhiều IP riêng) = một IP công cộng. Ngoài ra còn có NAT Quy mô Lớn (CGNAT) thực hiện việc này ở quy mô lớn hơn nhiều. Các cộng đồng, vùng lân cận và toàn bộ khu vực chia sẻ một IP công cộng duy nhất thông qua CGNAT.
Như đã nói trước đó, lý do đằng sau NAT (như một loại giải pháp hỗ trợ băng thông) là để giúp giải quyết tình trạng thiếu địa chỉ IPv4. Thiết kế thông minh này không chỉ lưu địa chỉ IPv4 mà còn bổ sung thêm một lớp bảo mật bằng cách ẩn địa chỉ IP nội bộ của các thiết bị cục bộ khỏi Internet.
b. NAT hoạt động như thế nào đối với IPv4?
Hình ảnh sau đây minh họa quá trình NAT trong IPv4:
Giao tiếp Cục bộ: Một host (máy chủ) trong mạng riêng, có địa chỉ IPv4 riêng (10.0.0.1), muốn gửi dữ liệu đến server (máy chủ) trên Internet. Bộ định tuyến được định cấu hình với NAT để quản lý lưu lượng giữa mạng riêng và Internet.
- Dịch Gói Đi: Khi host gửi dữ liệu đến server, gói chứa địa chỉ IP nguồn (10.0.0.1, là địa chỉ riêng của host) và địa chỉ IP đích (200.100.10.1, là địa chỉ công khai của server). Khi gói đến bộ định tuyến bằng NAT, bộ định tuyến sẽ dịch địa chỉ IP nguồn từ địa chỉ riêng (10.0.0.1) sang địa chỉ IP công cộng của bộ định tuyến (150.150.0.1). Bản dịch này cho phép gói được định tuyến qua Internet đến server.
- Dịch Gói Đến: Khi server trả lời, gói đến có địa chỉ IP của server là nguồn (200.100.10.1) và địa chỉ IP công cộng của bộ định tuyến là đích (150.150.0.1). Khi gói này đến bộ định tuyến NAT, NAT sẽ dịch IP đích trở lại địa chỉ IP riêng của host (10.0.0.1). Do đó, host trong mạng riêng sẽ nhận được phản hồi của server.
c. Những hạn chế của NAT trong IPv4 là gì?
Mặc dù NAT trong mạng IPv4 có những lợi ích riêng nhưng nó cũng có một số nhược điểm bao gồm độ phức tạp, cản trở giao tiếp hai đầu và các vấn đề tương thích. Những hạn chế này nêu bật nhu cầu về các giải pháp có khả năng mở rộng hơn như IPv6.
2. Tại sao NAT Không Cần thiết trong IPv6?
a. Không gian Địa chỉ Rộng lớn.
Lý do chính tại sao NAT không cần thiết trong IPv6 là vì IPv6 có không gian địa chỉ rất lớn (chính xác là 340 undecillion địa chỉ), điều đó có nghĩa là chúng ta không cần NAT nữa. Rõ ràng NAT được thiết kế cho mục đích này, để bảo tồn số lượng IPv4 hạn chế. Vì vậy, do số lượng địa chỉ IPv6 khả dụng rất lớn nên bất kỳ máy chủ hoặc người dùng nào cũng có thể có được địa chỉ mạng IPv6 công cộng.
b. Bảo mật Nâng cao.
Không giống như IPv4, IPv6 được thiết kế với tính bảo mật là thành phần cơ bản chứ không phải là yếu tố cần cân nhắc. IPv6 vốn bao gồm bảo mật (IPsec, mã hóa đầu cuối và giao thức secure neighbor discovery), giúp tăng cường bảo mật mạng tổng thể và loại bỏ nhu cầu về NAT. Và, như đã nói trước đó, NAT được thiết kế để giải quyết các hạn chế của IPv4 và tính bảo mật mà nó cung cấp chỉ là sản phẩm phụ của thiết kế. Mọi người chỉ cần sử dụng NAT làm tường lửa defacto vì nó ẩn các địa chỉ IP nội bộ khỏi các mối đe dọa từ bên ngoài.
Lưu ý: 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. Kết nối Đơn giản và Thiết kế Mạng
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. Giải pháp Thay thế cho NAT trong IPv6
Mặc dù NAT không bắt buộc đối với hầu hết các triển khai IPv6, có một số trường hợp sử dụng hoặc thiết lập mạng nhất định trong đó chức năng giống NAT vẫn hữu ích. Trong những trường hợp như vậy, các giải pháp như Dịch Tiền tố Mạng (NPTv6) hoặc Giao thức Kiểm soát Cổng (PCP) có thể được sử dụng để đạt được các mục tiêu tương tự mà không gặp nhược điểm của NAT truyền thống trong IPv4.
Lưu ý: 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: Nó được sử dụng khi mạng cần thay đổi tiền tố của địa chỉ IPv6 mà không thay đổi mã định danh giao diện. NPTv6 có thể được sử dụng trong các tình huống như đánh số lại mạng, đa đường dẫn và thực thi chính sách.
- NAT64: Nó dịch địa chỉ IPv6 thành địa chỉ IPv4. Điều này hữu ích khi cho phép các mạng chỉ có IPv6 truy cập tài nguyên trên mạng IPv4.
- PCP: Giao thức Điều khiển Cổng có thể được sử dụng trong mạng IPv6 để quản lý cách các gói đến được chuyển tiếp bởi một thiết bị NAT, chẳng hạn như NAT64.
Sơ đồ sau minh họa sự khác biệt giữa NAT trong IPv4 và hai trường hợp IPv6.
- NAT trong IPv4
- NAT-less IPv6
- Dịch Tiền tố Mạng (NPTv6).
Đây là ý nghĩa từng phần của sơ đồ:
- NAT trong IPv4: Sơ đồ mạng đầu tiên biểu thị máy chủ cục bộ đằng sau mạng riêng được kết nối với mạng IPv4 công cộng thông qua bộ định tuyến/tường lửa triển khai NAT. Đường nét đứt màu đỏ có mũi tên biểu thị quá trình dịch và máy chủ từ xa trên mạng công cộng được hiển thị làm mục tiêu liên lạc.
- NAT-less IPv6: Phần thứ hai biểu thị một máy chủ cục bộ có địa chỉ IPv6 được kết nối trực tiếp với Internet IPv6 mà không cần bất kỳ NAT nào vì IPv6 cho phép một số lượng lớn địa chỉ, khiến NAT không cần thiết cho việc bảo tồn địa chỉ. Đường màu xanh lá có mũi tên biểu thị đường dẫn trực tiếp, chưa được dịch giữa máy chủ cục bộ và máy chủ từ xa. Trong trường hợp này, mỗi thiết bị thường có một địa chỉ IPv6 duy nhất trên toàn cầu, cho phép liên lạc trực tiếp từ đầu đến cuối mà không cần dịch địa chỉ.
- NPTv6: Phần thứ ba biểu thị máy chủ cục bộ trong mạng nội bộ IPv6 phía sau bộ định tuyến/tường lửa triển khai NPTv6, được kết nối với Internet IPv6. NPTv6 là một cơ chế dịch tiền tố của địa chỉ IPv6, tương tự như cách NAT hoạt động trong IPv4, nhưng nó giữ nguyên phần máy chủ của địa chỉ. Đường nét đứt màu tím biểu thị quá trình dịch tiền tố.
4. Câu hỏi Thường gặp (FAQ)
a. Bạn có thể cho biết một ví dụ thực tế minh họa hiệu quả mạng tăng lên mà không cần NAT không?
Một ví dụ điển hình là Comcast (now Xfinity), một trong những nhà cung cấp dịch vụ Internet lớn nhất ở Mỹ. Họ chuyển sang IPv6 và nhận thấy sự cải thiện lớn về hiệu suất và quản lý mạng. Không có NAT trong kiến trúc IPv6, việc định tuyến trở nên đơn giản hơn, độ trễ giảm xuống và khả năng kết nối được cải thiện cho khách hàng của họ. Điều này cho thấy những ưu điểm thực tế của IPv6 trong các mạng có quy mô lớn và không dựa vào NAT44.
b. NAT64 là gì?
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. Làm cách nào lưu lượng IPv6 có thể bỏ qua NAT khi kết nối với mạng IPv4 và duy trì kết nối đầu cuối?
Có các cơ chế trong IPv6, chẳng hạn như Teredo và 6to4, cho phép lưu lượng IPv6 đi qua các thiết bị NAT khi kết nối với mạng IPv4. Các cơ chế này giúp duy trì kết nối đầu cuối mà không cần dùng đến NAT trong mạng IPv6.
5. Kết luận.
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. Sự thay đổi này không chỉ hợp lý hóa kết nối mà còn báo hiệu một kỷ nguyên mới của kiến trúc Internet hiệu quả hơn, an toàn hơn và sẵn sàng xử lý số lượng thiết bị được kết nối ngày càng tăng.
Với các ví dụ về mạng quy mô lớn và các giải pháp thay thế cho các trường hợp chuyển tiếp, việc chuyển đổi sang IPv6 không chỉ là nâng cấp kỹ thuật mà còn là sự phát triển cần thiết cho tương lai của kết nối toàn cầu.
I disagree strongly with the notion that all IPv4 hosts are supposed to be publicly connected to the Internet. There is no provision in IPv6 that I can see that is directly applicable to RFC1918 networks that need to be connected only in a limited way to the Internet. Another problem with IPv6, there is limited to no access to it for most people who connect to the Internet. So why am I not supposed to turn IPv6 off when I don’t understand it adequately and don’t have access to it?
There is a lot of discrimination on the web about the IPv4 to IPv6 transition, why would you want to turn off IPv6 is common, and there is a failure of IPv6 to reasonably accommodate in my opinion the needs of private networks. A lot of discrimination on wanting to disable IPv6 on a server because it can’t be implemented properly, where in many cases it cannot be properly implemented.
On it’s face, a 128 bit verses 32 bit address space seems like a great thing. Not so fast, there are problems supporting that large an address space on a lot of the infrastructure that runs the Internet. Unfortunately, there isn’t an alternative like IPX that is freely available for private LANS. Novell doesn’t even want to support IPX these days even though arguably it would seem to be very reasonable to migrate IPv4 private networks using NAT to allow limited and controlled Internet connectivity to IPX and deploy an IPX to IPV6 gateway as needed, IPv4 to IPX when IPV6 isn’t available.
IPv6 was developed in a climate of everyone’s everything needs to be on some corporations server accessed over the public Internet. While the cloud has appropriate uses, I don’t want to do my taxes or hold my financial information, or other sensitive private information on someone’s insecure globally accessible server. IPv6 was never intended to address this privacy concern. As far as I can tell IPv6’s greatest strength is also it’s greatest drawback. A quintillion addresses? Not everything needs to be on the Internet though. New infrastructe is required and it will take a long time for most people to have the necessary infrastructure to even have access to or even be offered IPv6. There is also a problem of training, a lot of people don’t know how to deploy IPv6 even if they had access. I wish Linux didn’t in general have it turned on by default. It is harder than it should be to turn it off. There are a lot of bugs if you aren’t IPv6 connected or you try to turn it off in favor of IPv4 or both.