NAT چیست و چگونه کار می‌کند؟

NAT (Network Address Translation) یا ترجمه آدرس شبکه، یک تکنولوژی است که برای تغییر آدرس‌های IP در حین عبور ترافیک شبکه بین شبکه‌های محلی و عمومی (مثل اینترنت) استفاده می‌شود. NAT به دستگاه‌های یک شبکه خصوصی این امکان را می‌دهد که از طریق یک یا چند آدرس IP عمومی به اینترنت متصل شوند.

این فناوری آدرس‌های IP خصوصی را به آدرس‌های IP عمومی ترجمه می‌کند، و برعکس، بدون اینکه تغییراتی در دستگاه‌های داخلی شبکه لازم باشد. این فرایند باعث صرفه‌جویی در استفاده از آدرس‌های IP عمومی و افزایش امنیت شبکه می‌شود، زیرا دستگاه‌های داخلی از دید مستقیم در اینترنت مخفی می‌مانند.

تکنولوژی NAT از کجا آمده است؟

تکنولوژی NAT (Network Address Translation) برای اولین بار در دهه 1990 میلادی به عنوان راه‌حلی برای مشکل کمبود آدرس‌های IP عمومی در اینترنت به وجود آمد. در آن زمان، رشد سریع اینترنت و افزایش تعداد دستگاه‌های متصل به شبکه باعث شد که نیاز به آدرس‌های IP بیشتری احساس شود. با توجه به محدود بودن فضای آدرس‌دهی در پروتکل IPv4، NAT به عنوان یک راهکار مؤثر برای مدیریت و حفظ آدرس‌های IP عمومی معرفی شد.

NAT به شبکه‌ها این امکان را می‌دهد که از یک یا چند آدرس IP عمومی برای دسترسی به اینترنت استفاده کنند، در حالی که دستگاه‌های داخلی شبکه از آدرس‌های IP خصوصی استفاده می‌کنند. این تکنولوژی باعث می‌شود تعداد زیادی دستگاه بتوانند از طریق یک آدرس IP عمومی به اینترنت متصل شوند، که نه تنها به صرفه‌جویی در آدرس‌های IP کمک می‌کند، بلکه به بهبود امنیت شبکه‌ها نیز می‌انجامد.

به طور کلی، NAT از نیاز به مدیریت آدرس‌های IP عمومی و افزایش امنیت شبکه‌ها به وجود آمده و تا امروز در روترها و شبکه‌های خانگی و سازمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

NAT چیست؟ 

NAT (Network Address Translation) به معنای ترجمه آدرس شبکه است و به دستگاه‌های شبکه‌های خصوصی این امکان را می‌دهد تا با استفاده از یک آدرس IP عمومی به اینترنت متصل شوند. این فناوری معمولاً در روترها پیاده‌سازی می‌شود و وظیفه دارد پیش از ارسال داده‌ها به خارج از شبکه خصوصی، آدرس IP خصوصی دستگاه مبدا را به یک IP عمومی تبدیل کند. این فرایند به چندین دستگاه اجازه می‌دهد از یک آدرس IP عمومی برای اتصال به اینترنت استفاده کنند، که علاوه بر رفع مشکل کمبود آدرس‌های IP عمومی، به تقویت امنیت شبکه نیز کمک می‌کند.

NAT نقش یک واسطه را ایفا می‌کند و به صورت شفاف آدرس‌ها را ترجمه می‌کند، به طوری که این تغییرات برای دستگاه‌های داخل و خارج شبکه قابل مشاهده نیستند. این قابلیت باعث بهبود عملکرد شبکه و افزایش مقیاس‌پذیری آن می‌شود.

نحوه کار NAT چگونه است؟

تا این مرحله، احتمالاً با مفهوم NAT آشنا شده‌اید. حال بیایید نحوه عملکرد آن را بررسی کنیم. فرض کنید در خانه‌تان چندین دستگاه مختلف، مانند لپ‌تاپ و تلفن همراه، دارید که همگی از طریق شبکه Wi-Fi به اینترنت متصل هستند. این شبکه Wi-Fi یک آدرس IP عمومی دارد که توسط ارائه‌دهنده خدمات اینترنت (ISP) شما تخصیص داده شده است. وقتی هر یک از این دستگاه‌ها بخواهند به اینترنت متصل شوند، تکنولوژی NAT آدرس IP داخلی آن دستگاه را که فقط در شبکه خصوصی قابل شناسایی است، به آدرس IP عمومی تبدیل می‌کند.

به عنوان مثال، تصور کنید در خانه هستید و با تلفن همراه خود به Wi-Fi متصل شده‌اید و قصد دارید به یک وب‌سایت مراجعه کنید. درخواست شما ابتدا به روتر یا مودم ارسال می‌شود. در مرحله بعد، روتر که مسئول پیاده‌سازی NAT است، آدرس IP داخلی موبایل شما را به آدرس IP عمومی تبدیل کرده و سپس درخواست شما را به اینترنت ارسال می‌کند. در نهایت، هنگامی که پاسخ درخواست شما از سرور یا هاست دریافت می‌شود، روتر با استفاده از NAT دوباره آدرس IP عمومی را به آدرس IP داخلی مناسب برای تلفن همراه شما تبدیل می‌کند.

انواع NAT

ترجمه آدرس شبکه (NAT) به سه نوع اصلی تقسیم می‌شود:

۱. NAT استاتیک
در این روش، هر دستگاه در شبکه داخلی که دارای یک آدرس IP خصوصی است، به یک آدرس IP عمومی منحصر به فرد اختصاص داده می‌شود. این امکان را فراهم می‌کند که هر دستگاه بتواند به اینترنت دسترسی داشته باشد و همچنین سایر دستگاه‌های اینترنتی نیز به آن دسترسی پیدا کنند. NAT استاتیک معمولاً برای سرورهایی که نیاز به دسترسی مستقیم از اینترنت دارند، مانند سرورهای وب و ایمیل، به کار می‌رود و تضمین می‌کند که هر سرور یک آدرس IP عمومی ثابت داشته باشد.

۲. NAT دینامیک
در NAT دینامیک، آدرس‌های IP خصوصی شبکه داخلی به یک مجموعه از آدرس‌های IP عمومی دسترسی دارند. به این معنی که یک آدرس IP عمومی می‌تواند برای چند دستگاه با آدرس‌های IP خصوصی مختلف استفاده شود. زمانی که ترافیک خروجی به روتر می‌رسد، روتر آدرس IP مقصد را با یک آدرس IP عمومی آزاد از مجموعه جایگزین می‌کند. پس از بازگشت ترافیک، روتر آدرس IP عمومی را با آدرس IP داخلی مبدا جایگزین می‌کند. این نوع NAT بیشتر در شبکه‌های داخلی، مانند خانه‌ها یا شرکت‌ها، که به اینترنت متصل می‌شوند، استفاده می‌شود.

۳. ترجمه آدرس پورت (PAT)
در ترجمه آدرس پورت (PAT)، چندین آدرس IP داخلی به یک آدرس IP خارجی مرتبط می‌شوند، که از شماره پورت برای تمایز اتصالات مختلف استفاده می‌کند. PAT به عنوان نوعی از NAT دینامیک در نظر گرفته می‌شود. زمانی که یک کامپیوتر به اینترنت متصل می‌شود، روتر به آن یک شماره پورت اختصاص می‌دهد و این شماره پورت به آدرس IP داخلی کامپیوتر افزوده می‌شود، به این ترتیب یک آدرس IP منحصربه‌فرد برای کامپیوتر ایجاد می‌شود. اگر کامپیوتر دیگری به اینترنت متصل شود، همان آدرس IP خارجی با شماره پورت متفاوتی به آن تخصیص می‌یابد. PAT بیشتر در شبکه‌های خانگی کاربرد دارد.

۴. ترجمه آدرس و پروتکل شبکه (NAPT)
NAPT (مخفف Network Address and Protocol Translation) مشابه NAT و PAT عمل می‌کند، اما علاوه بر تغییر آدرس‌ها، پروتکل دستگاه‌ها را نیز تغییر می‌دهد. این قابلیت به دستگاه‌ها این امکان را می‌دهد که با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، حتی اگر از پروتکل‌های مختلف مانند IPv4 و IPv6 استفاده کنند.

مزایای تکنولوژی NAT چیست؟

جالب است بدانید که NAT و استفاده از آن، مزایای زیادی دارد. بیایید ببینیم مزایا تکنولوژی NAT چیست:

1. صرفه‌جویی در آدرس‌های IP: NAT به دستگاه‌های متعدد در یک شبکه محلی این امکان را می‌دهد که از یک آدرس IP عمومی مشترک استفاده کنند. این ویژگی به کاهش نیاز به آدرس‌های IP عمومی کمک می‌کند و به مدیریت بهینه‌تر منابع آدرس IP می‌انجامد.
2. افزایش امنیت: NAT به دلیل عدم نمایش آدرس‌های IP خصوصی دستگاه‌ها در اینترنت، امنیت بیشتری را فراهم می‌کند. این ویژگی می‌تواند به جلوگیری از حملات سایبری کمک کند، زیرا آدرس‌های داخلی برای هکرها غیرقابل دسترس هستند.
3. سهولت در مدیریت شبکه: با استفاده از NAT، مدیریت شبکه‌های داخلی و تغییر آدرس‌های IP در صورت نیاز آسان‌تر می‌شود. این امر به ویژه در زمانی که دستگاه‌ها به شبکه اضافه یا از آن حذف می‌شوند، مفید است.
4. امکان اتصال به اینترنت: NAT به دستگاه‌های موجود در شبکه‌های خصوصی این امکان را می‌دهد که به راحتی به اینترنت متصل شوند، بدون نیاز به تخصیص آدرس IP عمومی به هر دستگاه.
5. پشتیبانی از پروتکل‌های مختلف: NAT می‌تواند پروتکل‌های مختلف را مدیریت کند، به طوری که دستگاه‌ها با پروتکل‌های متفاوت (مانند IPv4 و IPv6) بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
6. کاهش ترافیک غیرضروری: NAT می‌تواند ترافیک غیرضروری را فیلتر کند و تنها ترافیک مرتبط با آدرس‌های IP داخلی را به سمت اینترنت هدایت کند.
7. حفظ دسترسی به سرورها: با استفاده از NAT استاتیک، می‌توان دسترسی به سرورهای خاص را از اینترنت تسهیل کرد و آدرس IP عمومی ثابتی برای آن‌ها تعیین کرد.

این مزایا باعث می‌شوند که NAT به یکی از تکنولوژی‌های محبوب در مدیریت شبکه‌های محلی و اینترنت تبدیل شود.

نقش NAT در امنیت شبکه

بسیاری از افراد بر این باورند که NAT می‌تواند یک لایه اضافی برای امنیت شبکه فراهم کند. اگرچه NAT به‌طور مستقیم به‌عنوان یک ابزار امنیتی شناخته نمی‌شود.  این فناوری با تبدیل آدرس‌های عمومی به خصوصی، لایه‌ای از حفاظت را ایجاد می‌کند و از دسترسی مستقیم دستگاه‌های خارجی به منابع داخلی جلوگیری می‌کند. به عبارت دیگر، NAT مانع می‌شود که افراد بتوانند به سادگی به کامپیوتر خانگی شما دسترسی پیدا کنند. با این حال، برای ایجاد یک سیستم امنیتی جامع، تنها اتکا به NAT کافی نیست و باید از سایر روش‌های امنیتی نیز استفاده کرد.

برخی ویژگی‌های خاص آن می‌تواند به تقویت امنیت شبکه کمک کند:

• مخفی‌سازی آدرس‌های داخلی: یکی از مهم‌ترین مزایای NAT این است که آدرس‌های IP خصوصی شبکه داخلی را از دید کاربران و سرویس‌های خارجی پنهان می‌کند. به این ترتیب، دستگاه‌های خارجی نمی‌توانند به‌راحتی به دستگاه‌های موجود در شبکه دسترسی پیدا کنند، زیرا آدرس‌های خصوصی آن‌ها در اینترنت قابل مشاهده نیستند.
• محدود کردن ترافیک ورودی ناخواسته: در شبکه‌هایی که از NAT استفاده می‌کنند، به‌طور پیش‌فرض تنها ترافیک خروجی مجاز است و ترافیک ورودی باید توسط روتر NAT مدیریت شود. این ویژگی به‌طور غیرمستقیم می‌تواند از حملات خارجی مانند حملات DDoS و تلاش‌های غیرمجاز برای نفوذ به شبکه جلوگیری کند.
• تأمین اتصال‌های بیشتر با منابع محدود: NAT به شبکه‌های داخلی این امکان را می‌دهد که از یک آدرس IP عمومی برای اتصال چندین دستگاه به اینترنت استفاده کنند. این قابلیت نه تنها هزینه‌ها را کاهش می‌دهد، بلکه به بهبود مدیریت منابع نیز کمک می‌کند.

با این حال، باید توجه داشت که NAT به‌عنوان یک راهکار امنیتی کامل نمی‌تواند در نظر گرفته شود. اگرچه می‌تواند در بهبود امنیت مؤثر باشد، اما به‌تنهایی برای محافظت از شبکه کافی نیست. استفاده از ابزارهای امنیتی دیگر مانند فایروال‌ها، سیستم‌های تشخیص و جلوگیری از نفوذ (IDS/IPS) و رمزنگاری ضروری است.

جمع بندی

تاریخچه تکنولوژی NAT به آغازین روزهای شکل‌گیری اینترنت برمی‌گردد. یکی از چالش‌های اصلی در آن زمان، محدودیت تعداد آدرس‌های IP تولید شده با استفاده از پروتکل IPv4 بود. این مشکل به‌طور خلاقانه با معرفی تکنولوژی NAT (ترجمه آدرس شبکه) حل شد. NAT با فراهم کردن راه‌حلی برای مدیریت و تخصیص آدرس‌های IP، به شبکه‌ها این امکان را داد که چندین دستگاه از یک آدرس IP عمومی مشترک استفاده کنند. در این مقاله از بلاگ ابر آراد، به بررسی جامع تکنولوژی NAT پرداخته‌ایم؛ از تاریخچه و روند شکل‌گیری آن گرفته تا نحوه کار، مزایا، معایب و انواع مختلف این تکنولوژی. هدف ما این است که اطلاعات را به صورت ساده و قابل فهم ارائه دهیم تا همه بتوانند با مفهوم و اهمیت NAT آشنا شوند.