NAT là gì? Chức năng, ưu nhược điểm, phân loại NAT

NAT là một trong những thuật ngữ quan trọng trong lĩnh vực mạng máy tính, đặc biệt là trong các mạng LAN (Local Area Network). NAT được sử dụng để kết nối các thiết bị trong mạng LAN với Internet thông qua một địa chỉ IP duy nhất.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về NAT là gì, chức năng, ưu nhược điểm và phân loại các loại NAT. Nếu bạn quan tâm đến việc thiết kế và quản lý các mạng máy tính hiệu quả, việc hiểu về NAT là rất cần thiết. Hãy cùng Việt Tuấn khám phá về NAT trong bài viết này.

1. NAT là gì?

NAT - Network Address Translation - chuyển đổi địa chỉ mạng là một kỹ thuật cho phép các thiết bị trong mạng riêng của bạn (private network) truy cập vào Internet thông qua một địa chỉ IP công cộng duy nhất. Khi các thiết bị trong mạng riêng gửi yêu cầu tới Internet, địa chỉ IP công cộng sẽ được sử dụng để giao tiếp với các máy chủ trên Internet.

Phản hồi từ các máy chủ được trả về, thì NAT sẽ chuyển tiếp các gói tin đó đến thiết bị tương ứng trong mạng riêng của bạn bằng cách sử dụng các thông tin được lưu trữ trong bảng NAT. NAT giúp giảm thiểu số lượng địa chỉ IP công cộng cần sử dụng và cũng giúp bảo vệ mạng riêng của bạn khỏi các cuộc tấn công từ bên ngoài.

>> Tham khảo: Địa chỉ IP là gì? TCP/IP là gì?

2. Chức năng của NAT

NAT (Network Address Translation) là một kỹ thuật được sử dụng trong mạng máy tính để chuyển đổi địa chỉ IP của một thiết bị trong mạng nội bộ sang địa chỉ IP của một thiết bị trong mạng bên ngoài. Các chức năng chính của NAT bao gồm:

• Chuyển đổi địa chỉ IP: NAT cho phép chuyển đổi địa chỉ IP của các thiết bị trong mạng nội bộ thành địa chỉ IP của một thiết bị bên ngoài, giúp các thiết bị trong mạng nội bộ có thể truy cập Internet hoặc các mạng khác.
• Bảo vệ mạng: NAT giúp bảo vệ mạng nội bộ khỏi các cuộc tấn công từ mạng bên ngoài bằng cách giấu địa chỉ IP thực của các thiết bị trong mạng.
• Quản lý kết nối: NAT theo dõi các kết nối mạng và duy trì bảng NAT để đảm bảo các gói tin được gửi đến đúng thiết bị trong mạng nội bộ.
• Tiết kiệm địa chỉ IP: NAT giúp tiết kiệm địa chỉ IP bằng cách sử dụng một địa chỉ IP công cộng duy nhất để đại diện cho nhiều thiết bị trong mạng nội bộ.

3. Ưu điểm và nhược điểm của NAT

3.1. Ưu điểm của NAT

Một số ưu điểm của NAT (Network Address Translation) là:

• Bảo mật mạng: NAT giúp bảo vệ mạng nội bộ khỏi các cuộc tấn công từ mạng bên ngoài bằng cách giấu địa chỉ IP thực của các thiết bị trong mạng. Điều này giúp tăng tính bảo mật cho mạng nội bộ.
• Tiết kiệm địa chỉ IP: NAT giúp tiết kiệm địa chỉ IP bằng cách sử dụng một địa chỉ IP công cộng duy nhất để đại diện cho nhiều thiết bị trong mạng nội bộ. Điều này giúp giảm thiểu sự cạn kiệt địa chỉ IP, đặc biệt là trong các mạng lớn.
• Dễ dàng cấu hình: NAT rất dễ dàng để cấu hình và quản lý. Các thiết bị NAT thường được tích hợp sẵn trên các thiết bị định tuyến và có thể được cấu hình bằng các công cụ quản lý mạng đơn giản.
• Phân vùng mạng: NAT cho phép phân vùng mạng nội bộ và mạng bên ngoài, cải thiện quản lý mạng và tăng tính bảo mật.
• Tăng hiệu suất mạng: NAT tăng hiệu suất mạng bằng cách sử dụng các kỹ thuật tối ưu hóa đường truyền và định tuyến.

3.2. Nhược điểm

Một số nhược điểm của NAT (Network Address Translation) là:

• Vấn đề tương thích: NAT có thể gây ra vấn đề về tương thích khi sử dụng các ứng dụng hoặc giao thức đòi hỏi địa chỉ IP thực, chẳng hạn như VoIP hoặc video trực tuyến. Điều này có thể làm giảm chất lượng dịch vụ và gây ra trễ trong truyền tải.
• Khó khăn trong việc xác định nguồn gốc: NAT có thể làm khó khăn trong việc xác định nguồn gốc của các cuộc tấn công mạng hoặc các vấn đề liên quan đến bảo mật.
• Giới hạn số lượng kết nối: NAT có thể giới hạn số lượng kết nối đồng thời có thể được xử lý. Điều này có thể dẫn đến các vấn đề về hiệu suất mạng nếu có quá nhiều kết nối đồng thời.
• Chi phí cao: NAT có thể yêu cầu các thiết bị phức tạp và tốn kém để triển khai, đặc biệt là trong các mạng lớn.
• Cấu hình phức tạp: NAT có thể yêu cầu cấu hình phức tạp, đặc biệt là khi triển khai nhiều vùng NAT trên cùng một mạng. Điều này có thể gây ra các vấn đề về định tuyến và hiệu suất mạng.

>> Tìm hiểu: Mạng LAN là gì? Mạng WAN là gì? Mạng MAN là gì?

4. Phân loại NAT

Hiện nay NAT được chia ra thành nhiều loại khác nhau. Dưới đây sẽ bảo gồm một số kỹ thuật NAT cơ bản sau:

4.1. Static NAT

Static NAT (Network Address Translation) là một phương pháp NAT mà cho phép ánh xạ một địa chỉ IP tĩnh (công cộng) tới một địa chỉ IP tĩnh (riêng) cụ thể trên mạng nội bộ.

Khi sử dụng Static NAT, địa chỉ IP công cộng được cấu hình trên router hoặc firewall để được ánh xạ tới địa chỉ IP riêng của thiết bị trên mạng nội bộ. Điều này cho phép thiết bị trong mạng nội bộ có thể được truy cập từ mạng bên ngoài với địa chỉ IP công cộng được cấu hình.

Một số ứng dụng của Static NAT bao gồm:

• Cho phép các máy chủ trong mạng nội bộ được truy cập từ mạng bên ngoài với địa chỉ IP công cộng.
• Cho phép các ứng dụng yêu cầu địa chỉ IP tĩnh được hoạt động trên mạng nội bộ.
• Cung cấp tính bảo mật cao hơn bằng cách ẩn địa chỉ IP thực của các thiết bị trong mạng nội bộ khỏi mạng bên ngoài.

4.2. Dynamic NAT

Dynamic NAT (Network Address Translation) là một phương pháp NAT mà cho phép các địa chỉ IP tĩnh được ánh xạ tới các địa chỉ IP công cộng tạm thời theo yêu cầu.

Khi sử dụng Dynamic NAT, một bộ đệm địa chỉ IP công cộng được cấu hình trên router hoặc firewall để phục vụ việc ánh xạ địa chỉ IP. Khi một thiết bị trong mạng nội bộ yêu cầu truy cập mạng bên ngoài, router sẽ chọn một địa chỉ IP công cộng tạm thời từ bộ đệm địa chỉ IP và ánh xạ nó tới địa chỉ IP tĩnh của thiết bị trong mạng nội bộ. Sau khi kết thúc phiên làm việc, địa chỉ IP công cộng tạm thời sẽ được trả về vào bộ đệm để tái sử dụng.

Một số ứng dụng của Dynamic NAT bao gồm:

• Giúp tăng tính bảo mật bằng cách ẩn địa chỉ IP thực của các thiết bị trong mạng nội bộ khỏi mạng bên ngoài.
• Giúp tiết kiệm địa chỉ IP công cộng bằng cách sử dụng chúng tạm thời thay vì cấp phát địa chỉ IP tĩnh cho mỗi thiết bị trong mạng nội bộ.
• Cho phép nhiều thiết bị trong mạng nội bộ sử dụng chung một địa chỉ IP công cộng.

4.3. NAT Overload

NAT Overload, còn được gọi là Port Address Translation (PAT), là một dạng của Network Address Translation (NAT) mà cho phép nhiều địa chỉ IP tĩnh trong mạng nội bộ được ánh xạ tới một địa chỉ IP công cộng duy nhất bằng cách sử dụng các cổng khác nhau.

Khi một thiết bị trong mạng nội bộ yêu cầu truy cập mạng bên ngoài, router NAT sẽ ánh xạ địa chỉ IP và số cổng của thiết bị nội bộ tới một địa chỉ IP và một số cổng khác nhau trên địa chỉ IP công cộng. Các cổng này được sử dụng để phân biệt các kết nối khác nhau của các thiết bị nội bộ trên cùng một địa chỉ IP công cộng.

Một số ưu điểm của NAT Overload bao gồm:

• Giúp tiết kiệm địa chỉ IP công cộng bằng cách sử dụng cùng một địa chỉ IP công cộng cho nhiều thiết bị trong mạng nội bộ.
• Giúp tăng tính bảo mật bằng cách ẩn địa chỉ IP thực của các thiết bị trong mạng nội bộ khỏi mạng bên ngoài.
• Cho phép nhiều thiết bị trong mạng nội bộ sử dụng cùng lúc một địa chỉ IP công cộng để truy cập mạng bên ngoài.

5. Ứng dụng của NAT

Dưới đây là một số ứng dụng chính của NAT:

• Chia sẻ kết nối Internet: NAT cho phép một mạng nội bộ sử dụng cùng một địa chỉ IP công cộng để truy cập Internet. Điều này giúp giảm chi phí sử dụng địa chỉ IP công cộng và cho phép nhiều thiết bị trong mạng nội bộ truy cập Internet cùng lúc.
• Bảo mật mạng: NAT giúp bảo mật mạng bằng cách ẩn địa chỉ IP thực của các thiết bị trong mạng nội bộ khỏi mạng bên ngoài. Điều này làm cho mạng nội bộ trở nên khó truy cập và làm tăng tính bảo mật của mạng.
• Cân bằng tải Load Balancing: NAT cũng có thể được sử dụng để cân bằng tải trên các máy chủ trong mạng. Bằng cách sử dụng NAT, các máy chủ trong mạng có thể chia sẻ một địa chỉ IP công cộng và tải được phân phối đến các máy chủ khác nhau trong mạng.
• Tạo mạng ảo: NAT cũng có thể được sử dụng để tạo ra các mạng ảo bên trong mạng thực. Bằng cách sử dụng NAT, các máy tính trong mạng có thể truy cập các dịch vụ trong mạng ảo mà không cần sử dụng các địa chỉ IP riêng.
• Giả lập mạng riêng ảo: NAT có thể được sử dụng để giả lập mạng riêng ảo (VPN). Bằng cách sử dụng NAT, các thiết bị trong mạng có thể kết nối với các máy tính khác thông qua một mạng VPN mà không cần phải sử dụng các địa chỉ IP riêng tư.

6. Tổng hợp các thuật ngữ liên quan tới NAT

• Địa chỉ Inside Local: là địa chỉ IP được sử dụng bên trong mạng riêng (LAN) và không được định tuyến trực tiếp trên Internet. Địa chỉ này được sử dụng để định danh các thiết bị trong mạng LAN và được bảo vệ bởi một bộ định tuyến NAT (Network Address Translation) trên router để giúp kết nối các thiết bị trong mạng LAN này tới Internet.
• Địa chỉ Inside Global: là địa chỉ IP được sử dụng để định danh một thiết bị trong mạng LAN và được định tuyến trên Internet. Đây là địa chỉ IP được gán cho thiết bị bên trong mạng LAN, sau đó được dịch ra một địa chỉ IP khác để truyền qua Internet.
• Địa chỉ Outside Local: là địa chỉ IP được sử dụng để định danh một thiết bị nằm bên ngoài mạng LAN và được kết nối với mạng LAN đó thông qua một router. Đây là địa chỉ IP được sử dụng bên trong mạng WAN (Wide Area Network) để định danh các thiết bị khi chúng được kết nối với mạng LAN.
• Địa chỉ Outside Global: là địa chỉ IP được sử dụng để định danh một thiết bị nằm bên ngoài mạng LAN và được định tuyến trực tiếp trên Internet. Đây là địa chỉ IP công cộng được sử dụng để định danh các thiết bị và được các máy chủ trên Internet sử dụng để gửi và nhận dữ liệu với các thiết bị đó.

Tổng kết

NAT là một kỹ thuật rất quan trọng trong kết nối internet hiện đại. Hy vọng với những chia sẻ trên đã giúp bạn hiểu rõ: “NAT là gì?”. Đồng thời biết đến các chức năng, ưu nhược điểm và phân loại các loại NAT.

Chúc các bạn thành công!

Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết! Đừng quên cập nhật Viettuans.vn thường xuyên để có thêm nhiều thông tin hữu ích về kiến thức mạng, quản trị mạng nhé.