NAT là gì? Tìm hiểu chức năng, phân loại và ứng dụng của NAT 

NAT là một trong những thuật ngữ khá quan trọng trong lĩnh vực mạng máy tính, đặc biệt là trong các mạng LAN (Local Area Network). NAT được ứng dụng để kết nối các thiết bị trong mạng LAN với mạng Internet thông qua một địa chỉ IP duy nhất. Trong bài viết dưới đây, cùng Capthongtin đi vào tìm hiểu về NAT là gì, ưu nhược điểm, chức năng và phân loại các loại NAT.

NAT là gì?

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

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

Chức năng của NAT

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

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

Phân loại NAT

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

1. Static NAT

Static NAT là một phương pháp cho phép ánh xạ một địa chỉ IP tĩnh (công cộng) đến 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 hay firewall để được ánh xạ đến địa chỉ IP riêng của thiết bị trên mạng nội bộ. Điều này cho phép các thiết bị trong mạng nội bộ có thể được truy cập từ mạng bên ngoài đến với địa chỉ IP công cộng được cấu hình.

Một số các ứng dụng của Static NAT bao gồm:

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

2. Dynamic NAT

Dynamic NAT là một phương pháp cho phép các địa chỉ IP tĩnh được ánh xạ đến các địa chỉ IP công cộng tạm thời theo yêu cầu.

Khi sử dụng công cụ Dynamic NAT, một bộ đệm địa chỉ IP công cộng được cấu hình trên router hay firewall để phục vụ việc ánh xạ địa chỉ IP. Khi một thiết bị trong mạng nội bộ được yêu cầu truy cập mạng bên ngoài, router sẽ chọn một địa chỉ IP công cộng tạm thời của bộ đệm địa chỉ IP và ánh xạ nó đến địa chỉ IP tĩnh của thiết bị trong mạng nội bộ. 

Sau khi kết thúc quá trình làm việc, địa chỉ IP công cộng sẽ tạm thời được trả về vào bộ đệm để tái sử dụng.

Một số ứng dụng của Dynamic NAT được bao gồm:

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

3. NAT Overload

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

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

Một số ưu điểm của NAT Overload sẽ bao gồm:

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

Ưu điểm và nhược điểm của NAT

Để hiểu kỹ càng hơn về bản chất NAT là gì, bạn cần tìm hiểu ưu điểm và nhược điểm của kỹ thuật này.

Ưu điểm của NAT

Một số ưu điểm của NAT chính là:

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

Nhược điểm

Một số nhược điểm của NAT chính là:

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

Ứng dụng của NAT

Dưới đây là 4 ứng dụng chính của NAT:

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

Tổng hợp các thuật ngữ liên quan đến NAT

Dưới đây là 2 thuật ngữ liên quan đến NAT được sử dụng linh hoạt là bạn cần biết:

• Địa chỉ Inside Local: Đây là địa chỉ IP được ứng dụng bên trong mạng riêng (LAN) và không được định tuyến trực tiếp trên mạng Internet. Địa chỉ này được ứng dụng để định danh các thiết bị trong mạng LAN và nó được bảo vệ bởi một bộ định tuyến NAT (Network Address Translation) trên router nhằm giúp kết nối các thiết bị trong mạng LAN này đến mạng Internet.
• Địa chỉ Inside Global: Đây là địa chỉ IP được ứng dụng để định danh một thiết bị trong mạng LAN và được định tuyến trên mạng Internet. Đây là một địa chỉ IP được gán cho thiết bị bên trong mạng LAN, sau đó nó được dịch ra một địa chỉ IP khác để truyền qua mạng Internet.

Lời kết

Từ phần tổng hợp định nghĩa trên đây, chắc hẳn bạn cũng đã tự trả lời được thắc mắc NAT là gì. NAT đơn giản là một kỹ thuật hỗ trợ chuyển đổi IP nội miền sang IP ngoại miền, tạo điều kiện thuận lợi để người dùng có thể truy cập.