NAT là một kỹ thuật quan trọng trong mạng máy tính, được sử dụng để chuyển đổi địa chỉ IP giữa các mạng khác nhau. Bài viết này sẽ giải thích chi tiết NAT là gì cùng toàn bộ kiến thức về NAT từ A-Z, giúp bạn hiểu rõ về khái niệm và cách hoạt động của nó.

>>> Xem thêm: Địa chỉ IPv4 là gì? Nó được phân chia thành mấy lớp?

1. NAT là gì?

NAT là gì? NAT (Network Address Translation) là một kỹ thuật quan trọng trong việc chia sẻ kết nối Internet cho nhiều thiết bị trong một mạng LAN (Local Area Network). Mục đích của NAT là để giúp các thiết bị trong mạng LAN chia sẻ cùng một địa chỉ IP Public đến Internet, thay vì mỗi thiết bị có một địa chỉ IP riêng.

Khi các thiết bị trong mạng LAN truy cập Internet thông qua router, NAT sẽ thực hiện quá trình chuyển đổi địa chỉ IP của các gói tin dữ liệu. Cụ thể, NAT sẽ thay đổi địa chỉ nguồn của các gói tin này thành địa chỉ IP Public của router, sau đó gửi đến đích tới Internet. Khi nhận được phản hồi từ Internet, NAT sẽ thực hiện quá trình ngược lại để chuyển đổi địa chỉ IP đích từ địa chỉ IP Public của router thành địa chỉ IP tương ứng của thiết bị trong mạng LAN.

Quá trình này giúp các thiết bị trong mạng LAN có thể sử dụng cùng một địa chỉ IP Public để truy cập Internet, nhưng vẫn đảm bảo rằng thông tin được truyền đi và nhận về đúng đích. Đồng thời, NAT còn có thể bảo vệ các thiết bị trong mạng LAN khỏi các cuộc tấn công từ Internet, bằng cách ẩn đi địa chỉ IP của chúng và chỉ hiển thị địa chỉ IP Public của router.

2. Nhiệm vụ của NAT là gì?

Khi các thiết bị trong mạng LAN truy cập Internet thông qua NAT, NAT sẽ thực hiện chuyển đổi địa chỉ IP Private của các thiết bị này sang địa chỉ IP Public của Router (thiết bị định tuyến) trong mạng LAN. Sau đó, router sẽ sử dụng địa chỉ IP Public này để yêu cầu tài nguyên từ Internet. Khi phản hồi được trả về, router sẽ nhận diện địa chỉ IP Public và chuyển đổi nó sang địa chỉ IP Private của thiết bị trong mạng LAN tương ứng.

Ngoài việc giúp cho các thiết bị trong mạng LAN có thể truy cập Internet, NAT còn giúp tiết kiệm địa chỉ IP Public. Vì NAT chỉ sử dụng một số lượng hạn chế địa chỉ IP Public để kết nối với Internet, do đó, nó giúp giảm chi phí thuê địa chỉ IP Public từ ISP (nhà cung cấp dịch vụ Internet).

Bên cạnh đó, NAT cũng giúp bảo vệ mạng LAN khỏi các tấn công từ bên ngoài. Vì NAT làm cho địa chỉ IP Private của các thiết bị trong mạng LAN không được hiển thị ra bên ngoài, do đó, các tấn công từ Internet sẽ không thể truy cập trực tiếp vào thiết bị trong mạng LAN. Tuy nhiên, NAT không hoàn toàn bảo vệ mạng LAN khỏi các tấn công, vì nó không thể ngăn chặn hoàn toàn các cuộc tấn công thông qua các port mở trên router. Do đó, các biện pháp bảo mật khác như tường lửa (firewall) cũng là rất quan trọng trong việc bảo vệ mạng LAN.

3. Ưu điểm và nhược điểm của NAT là gì?

3.1 Ưu điểm của NAT là gì?

NAT là một công nghệ được sử dụng để chuyển đổi địa chỉ IP của các thiết bị trong mạng LAN sang địa chỉ IP Public, giúp cho các thiết bị trong mạng có thể truy cập Internet. Điều này mang lại một số ưu điểm quan trọng như sau:

• NAT giúp tiết kiệm địa chỉ IP Public. Với NAT, các thiết bị trong mạng LAN có thể chia sẻ một địa chỉ IP Public duy nhất để truy cập Internet thay vì phải sử dụng một địa chỉ IP Public riêng cho mỗi thiết bị. Nhờ đó, việc sử dụng địa chỉ IP Public được tối ưu hóa và giảm chi phí.
• NAT cung cấp bảo mật cho mạng LAN bằng cách ngăn chặn các tấn công mạng từ bên ngoài. Khi các thiết bị trong mạng LAN kết nối tới Internet thông qua địa chỉ IP Public được NAT chuyển đổi, NAT sẽ lọc các gói tin dữ liệu đi qua và chỉ cho phép các gói tin hợp lệ truyền qua mà ngăn chặn các gói tin không hợp lệ và độc hại từ bên ngoài. Điều này giúp bảo vệ mạng LAN khỏi các cuộc tấn công mạng từ bên ngoài.
• NAT cho phép nhiều thiết bị trong mạng LAN chia sẻ một địa chỉ IP Public để truy cập Internet. Nhờ đó, người dùng có thể kết nối nhiều thiết bị như máy tính, điện thoại, máy chủ, v.v... trong mạng LAN của mình với một số lượng địa chỉ IP Public hạn chế. Việc này giúp tiết kiệm đáng kể chi phí và tăng tính linh động cho người dùng trong việc quản lý mạng.

3.2 Nhược điểm của NAT là gì?

• Làm giảm hiệu suất mạng và tốc độ truyền dữ liệu
• Gây khó khăn cho việc kết nối các thiết bị trong mạng LAN với các thiết bị bên ngoài
• Không thể truy cập vào các máy chủ hoặc ứng dụng trong mạng LAN từ bên ngoài mà không sử dụng port forwarding

4. Địa chỉ IP Public và IP Private

4.1 Địa chỉ IP Private là gì?

Địa chỉ IP Private là một loại địa chỉ IP được sử dụng trong mạng nội bộ, không được sử dụng để truy cập Internet. Các địa chỉ IP Private được quy định bởi IANA (Internet Assigned Numbers Authority) và được chia thành ba phạm vi: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 và 192.168.0.0/16.

4.2 Địa chỉ IP Public là gì?

Địa chỉ IP Public là một loại địa chỉ IP được sử dụng để truy cập Internet. Các địa chỉ này được cấp phát bởi các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) và có thể truy cập từ bất kỳ nơi nào trên Internet.

5. Các thuật ngữ liên quan đến NAT

• Port forwarding: Chuyển tiếp cổng, cho phép truy cập vào một máy chủ hoặc ứng dụng trong mạng LAN từ bên ngoài.
• DMZ (Demilitarized Zone): Vùng không có bảo vệ, cho phép các thiết bị trong mạng LAN truy cập Internet mà không qua NAT.
• PAT (Port Address Translation): Chuyển đổi địa chỉ IP và cổng của gói tin.

6. Phân loại NAT

6.1 Static NAT là gì?

Static NAT là một phương thức dùng trong mạng máy tính để ánh xạ một địa chỉ IP Public tĩnh với một địa chỉ IP Private cố định. Khi một gói tin từ một thiết bị trong mạng Private được gửi đến máy chủ hoặc Internet thông qua NAT, địa chỉ IP Private của thiết bị này sẽ được thay thế bằng địa chỉ IP Public đã được định trước.

Phương thức Static NAT là cách tiếp cận hiệu quả để các thiết bị trong mạng Private có thể truy cập vào Internet hoặc các máy chủ public khác mà không cần phải tiết lộ địa chỉ IP Private của chúng. Khi sử dụng phương thức này, địa chỉ IP Public được sử dụng như một đại diện cho địa chỉ IP Private, giúp cho các thiết bị trong mạng Private truy cập Internet an toàn và bảo mật.

Một số ứng dụng của Static NAT bao gồm cho phép truy cập từ xa vào các máy chủ trong mạng Private, cung cấp dịch vụ web, FTP hoặc email từ các máy chủ trong mạng Private, hoặc đơn giản là để cho phép các thiết bị trong mạng Private kết nối Internet một cách an toàn và ẩn danh.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc sử dụng phương thức Static NAT có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của mạng và gây ra các vấn đề nếu không được cấu hình đúng. Đặc biệt là khi số lượng thiết bị trong mạng Private tăng lên hoặc khi sử dụng các ứng dụng có tính phức tạp và sử dụng nhiều kết nối đồng thời.

6.2 Dynamic NAT là gì?

Dynamic NAT là một phương thức động, được sử dụng để ánh xạ các địa chỉ IP Private khác nhau với các địa chỉ IP Public khác nhau trong một khoảng thời gian nhất định. Khi một thiết bị trong mạng LAN muốn kết nối tới Internet thông qua một router hoặc firewall NAT, thiết bị đó sẽ gửi yêu cầu đến NAT để được cấp phát một địa chỉ IP Public tạm thời.

Địa chỉ IP Public này sẽ được dùng để giao tiếp với Internet và truyền dữ liệu giữa thiết bị và các server/website trên Internet. Sau khi phiên làm việc kết thúc, địa chỉ IP Public tạm thời này sẽ được giải phóng và trở thành địa chỉ IP Public khả dụng cho các kết nối khác.

Dynamic NAT được sử dụng để giải quyết vấn đề sự khan hiếm của địa chỉ IP Public khi số lượng thiết bị trong mạng LAN nhiều hơn số lượng địa chỉ IP Public có sẵn. Nó cũng thường được sử dụng trong các mô hình mạng nơi các thiết bị trong mạng LAN không cần phải được liên tục kết nối tới Internet hoặc các ứng dụng yêu cầu địa chỉ IP Public tạm thời để kết nối, chẳng hạn như các trò chơi trực tuyến hoặc video streaming.

6.3 NAT Overload là gì?

NAT Overload (hay còn gọi là PAT - Port Address Translation) là một phương thức NAT động được sử dụng để biến đổi địa chỉ IP Private của các thiết bị trong mạng nội bộ sang địa chỉ IP Public duy nhất, khi chúng truy cập Internet. Bằng cách này, NAT Overload giúp cho nhiều thiết bị có thể truy cập Internet thông qua một địa chỉ IP Public duy nhất.

Khi một thiết bị trong mạng nội bộ truy cập Internet, NAT Overload sẽ sử dụng các cổng TCP/UDP khác nhau để tạo ra sự phân biệt về kết nối giữa các thiết bị trong mạng. Cổng TCP/UDP là một số nguyên không âm từ 0 đến 65535 và được sử dụng để xác định giao thức và dịch vụ mà kết nối đang sử dụng.

Cụ thể, NAT Overload sẽ đọc thông tin từ header của gói tin gửi đi và lưu trữ lại các thông tin như địa chỉ IP Private, địa chỉ IP Public, cổng TCP/UDP, và trạng thái kết nối (connection state). Khi gói tin trả về từ Internet đến NAT, NAT sẽ sử dụng các thông tin đã lưu trữ để ánh xạ kết nối đó đến thiết bị trong mạng nội bộ tương ứng.

>>> Xem thêm: NTP server là gì? Tổng quan kiến thức cần biết về giao thức NTP

7. Tổng kết về NAT

Đến đây chắc hẳn bạn đã tự trả lời được câu hỏi NAT là gì? NAT là một kỹ thuật quan trọng trong việc quản lý mạng và cho phép nhiều thiết bị trong mạng LAN chia sẻ cùng một địa chỉ IP Public để truy cập Internet. NAT có những ưu điểm như tiết kiệm địa chỉ IP Public và bảo vệ mạng LAN khỏi các tấn công từ bên ngoài, nhưng cũng có những bất lợi như giảm hiệu suất mạng và gây khó khăn cho việc kết nối các thiết bị trong mạng LAN với các thiết bị bên ngoài. Hãy trở lại với SunCloud để được trang bị thêm nhiều kiến thức bổ ích khác về hệ thống mạng nhé.