Redes de Computadores I - Serviço de Tradução de Endereços (NAT)

Redes de Computadores I
- Serviço de Tradução de Endereços (NAT)
por
Helcio Wagner da Silva
Introdução
• Os endereços IP são escassos
– Ex.: ISP com rede classe B é capaz de atender até
65.534 hosts
– E se esse ISP tiver mais de 65.534 clientes?
– Possível solução:
• Para clientes individuais com conexão discada, atribuise dinamicamente um endereço IP quando ele se
conecta e efetua o logon
• Quando o cliente se desconectar, o endereço é
designado a outro cliente
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Introdução
• Mas, e os clientes de negócios?
– Os computadores desse tipo de cliente precisam
ficar conectados H24!
Servidor HTTP
(end. IP fixo)
Servidor SMTP
(end. IP fixo)
ISP
Roteador
(end. IP fixos)
Servidor FTP
(end. IP fixo)
Servidor DNS
(end. IP fixo)
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Introdução
• E os clientes ADSL?
– Esses clientes também ficam conectados H24
• não há tarifação baseada no tempo de conexão
ISP
End. IP fixo
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Introdução
• E se cada cliente ADSL possuísse vários
computadores?
ISP
end. IP fixo
end. IP fixo
Roteador
(end. IP fixos)
end. IP fixo
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Introdução
• Soluções para a escassez de endereços IP
– Solução de longo prazo
• Migração para o IPv6
– Solução de curto prazo
• Utilização do Serviço de Tradução de Endereços (NAT)
• A idéia básica por trás é atribuir a cada cliente do
ISP um único endereço IP válido
– Dentro da rede do cliente, cada computador usa um
endereço IP inválido
– Quando um datagrama sai da rede em direção ao ISP
ocorre uma tradução de endereços
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Faixa de Endereços Usada para o NAT
• O Serviço NAT utiliza as seguintes faixas de
endereços
– 10.0.0.0 → 10.255.255.255/8
• 16.777.216 hosts
– 172.16.0.0 → 172.31.255.255/12
• 1.048.576 hosts
– 192.168.0.0 → 192.168.255.255/16
• 65.536 hosts
• Nenhum datagrama contendo esses endereços
circula pela Internet
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Funcionamento de uma Caixa NAT
10.0.0.2
10.0.0.2
ISP
198.60.42.12
10.0.0.1
10.0.0.3
Caixa
NAT
10.0.0.4
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Funcionamento de uma Caixa NAT
?
ISP
10.0.0.2
198.60.42.12
10.0.0.1
10.0.0.3
Caixa
NAT
10.0.0.4
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Funcionamento de uma Caixa NAT
Segmento TCP/UDP...
TCP/UDP
...encapsulado por
um datagrama IP
IP
Segmento TCP
Segmento UDP
16
16
16
16
Porta de origem
Porta de destino
Porta de origem
Porta de destino
Tamanho
Checksum
Número de Seqüência
Número de Reconhecimento
Tam.
Bits Flag
Checksum
Tam. da Janela
Pont. Dados Urg.
Opções
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Funcionamento de uma Caixa NAT
ISP
índice
Caixa
NAT
666
Porta de origem
1500
Endereço IP original
10.0.0.2
65.536
entradas
possíveis
1. Endereço IP original (10.0.0.2) é substituído pelo externo (198.60.42.12)
2. Porta de origem (1500) é substituída por um índice na tabela (666)
3. Checksum do segmento TCP/UDP e do datagrama IP são recalculados
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Funcionamento de uma Caixa NAT
ISP
índice
Caixa
NAT
666
Porta de origem
1500
Endereço IP original
10.0.0.2
65.536
entradas
possíveis
1. Porta de Origem (666) é utilizada como índice na tabela de mapeamento
2. Porta e Endereço IP de origem voltam a ter seus valores originais
3. Checksum do segmento TCP/UDP e do datagrama IP são recalculados
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Críticas ao Uso do NAT
• O NAT viola o modelo arquitetônico do IP
– Um endereço IP deixa de identificar uma única máquina
em todo o mundo
• Se a Caixa NAT sofrer uma pane e sua tabela de
mapeamento se perder, todas as conexões TCP serão
perdidas
• O NAT viola uma regra fundamental da distribuição de
protocolos em níveis
– O Nível de Rede não deveria investigar o que possui o
cabeçalho do Nível de Transporte
– Isso foi feito para se garantir a independência dos
protocolos
– E se houver uma versão nova do TCP (ou outro protocolo)?
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Críticas ao Uso do NAT
• Algumas aplicações inserem endereços IP em
suas PDUs
– O NAT nada sabe sobre ele, e, portanto, não pode
substituí-los
• No máximo, 65.536 máquinas podem ser
mapeadas em um único endereço IP
– Na verdade, o número certo é 61.440, pois as
primeiras 4.096 portas estão reservadas para usos
especiais
• O NAT é também chamado de Serviço de
Tradução de Endereços e Portas, ou NAPT, sendo
definido na RFC 2993
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