Kỹ Thuật NAT – Network Address Translation

Abstract

Như chúng ta đã biết, hiện nay không gian IPv4 trên toàn cầu đã cạn kiệt. Vào tháng 02/2011, IANA (Internet Assigned Numbers Authority) – tổ chức quản lý địa chỉ IP và số hiệu mạng trên toàn thế giới đã công bố rằng địa chỉ IPv4 đã được cấp phát hết. Dải IPv4 còn sử dụng đến ngày nay đều nằm trong kho IP của các cơ quan quản lý IP cấp vùng hoặc các ISP; không còn IP mới để cấp phát. Việc sử dụng IPv4 hiện nay đều được các ISP quy hoạch hết sức cẩn thận để không gây lãng phí một tài nguyên mạng đã cạn kiệt. Địa chỉ IPv4 dài 32 bit nhị phân, theo lý thuyết cung cấp cho thế giới khoảng hơn 4 tỉ địa chỉ IP, vào thời điểm ra đời được cho là một dải địa chỉ nhiều vô tận không thể sử dụng hết, đến thời điểm này đã cạn kiệt. Tốc độ phát triển của Internet cũng như các công nghệ chạy trên nền IP trong nhiều năm qua đã tăng đến chóng mặt, nằm ngoài dự liệu của các tổ chức xây dựng nên chồng giao thức TCP/IP ban đầu. Để giải quyết vấn đề hao tốn địa chỉ IP quá nhanh, nhiều biện pháp giúp hạn chế tốc độ tiêu thụ IP đã được đưa ra. Trong số đó, một số biện pháp tỏ ra rất hiệu quả và vẫn còn được sử dụng cho đến ngày nay:

• CIDR (Classless InterDomain Routing): là một phương pháp cấp phát địa chỉ IP và định tuyến các gói tin IP, được IETF giới thiệu lần đầu tiên vào tháng 09/1993 với các tài liệu RFC – 1518 và RFC – 1519; tài liệu cập nhật mới nhất cho CIDR là RFC – 4632 được xuất bản vào năm 2006. CIDR sử dụng hai kỹ thuật: VLSM (Variable Length Subnet Mask) – cho phép chia nhỏ một mạng lớn thành nhiều mạng nhỏ (subnet) và Aggregation, hay còn gọi là kỹ thuật summarization – tóm tắt địa chỉ, cho phép gom nhiều mạng nhỏ thành một mạng lớn đại diện. VLSM giúp cấp phát IP một cách hợp lý hơn, giảm thiểu tối đa việc tiêu tốn địa chỉ IP; Aggregation giúp giảm thiểu kích thước của bảng định tuyến của các router để hoạt động định tuyến trở nên hiệu quả hơn.

• Chia không gian IP unicast thành hai không gian IP Private và IP Public: Dải IP Private là dải IP chỉ sử dụng trong mạng nội bộ, một IP Private có thể được sử dụng đi sử dụng lại từ mạng nội bộ này qua mạng nội bộ khác; các IP Private không hiện diện trên bảng định tuyến của các router trên Internet và vì vậy không thể dùng để truy nhập thông tin trên Internet được. Dải IP Public là dải IP có thể định tuyến được trên môi trường Internet toàn cầu, được sử dụng để đặt cho các host trên Internet, có thể sử dụng để trao đổi thông tin trên Internet.

+, IP Private được quy định trong RFC – 1918, gồm 3 dải như sau: o 10.0.0.0 đến 10.255.255.255 (lớp A). o 172.16.0.0 đến 172.31.255.255 (lớp B). o 192.168.0.0 đến 192.168.255.255 (lớp C).

+, Việc có thể sử dụng đi sử dụng lại một IP nào đó từ mạng này qua mạng khác giúp tiết kiệm rất nhiều IP public phải cấp phát. Ví dụ: một dải 192.168.1.0/24 có thể được sử dụng trên hàng ngàn mạng nội bộ khác nhau cùng một lúc, trong khi nếu sử dụng IP Public, chúng ta phải cần hàng ngàn dải địa chỉ IP Public cho hàng ngàn mạng này.

+, Một vấn đề đặt ra là dù các IP Private không được định tuyến trên môi trường Internet toàn cầu nhưng các host được gán IP Private trong các mạng nội bộ vẫn có nhu cầu truy nhập Internet. Để giải quyết vấn đề này, chúng ta sử dụng một kỹ thuật có tên gọi là NAT – Network Address Translation.