NAT là viết tắt của Network Address Translation (Chuyển đổi địa chỉ mạng). Đây là một kỹ thuật được sử dụng trong mạng máy tính để chuyển đổi địa chỉ IP của các thiết bị trong mạng nội bộ (mạng riêng) sang địa chỉ IP của một thiết bị trong mạng bên ngoài (mạng công cộng, ví dụ Internet) và ngược lại.
Chức năng chính của NAT
NAT đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối và bảo mật mạng, với các chức năng chính sau:
- Tiết kiệm địa chỉ IP công cộng: Địa chỉ IP công cộng là hữu hạn. NAT cho phép nhiều thiết bị trong một mạng nội bộ chia sẻ cùng một địa chỉ IP công cộng duy nhất để truy cập Internet. Điều này giúp giảm thiểu số lượng địa chỉ IP công cộng mà một tổ chức cần phải mua, làm cho việc quản lý tài nguyên IP hiệu quả hơn.
- Bảo mật mạng: NAT hoạt động như một “tường lửa” cơ bản, ẩn đi địa chỉ IP thực của các thiết bị trong mạng nội bộ khỏi Internet. Khi một thiết bị trong mạng nội bộ gửi dữ liệu ra ngoài, NAT sẽ thay thế địa chỉ IP nội bộ bằng địa chỉ IP công cộng của router. Khi dữ liệu phản hồi trở lại, NAT sẽ chuyển đổi địa chỉ IP công cộng đó về lại địa chỉ IP nội bộ tương ứng. Điều này làm cho mạng nội bộ khó bị tấn công trực tiếp từ bên ngoài.
- Hỗ trợ kết nối giữa mạng nội bộ và Internet: NAT là cầu nối cần thiết giúp các thiết bị trong mạng LAN có thể giao tiếp với các máy chủ và dịch vụ trên Internet.
- Cân bằng tải (Load Balancing): Trong một số trường hợp, NAT có thể được sử dụng để phân phối lưu lượng truy cập đến nhiều máy chủ khác nhau trong mạng nội bộ, giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của dịch vụ.
Các loại NAT phổ biến
Có ba loại NAT chính thường được sử dụng:
- Static NAT (NAT tĩnh):
- Nguyên lý: Ánh xạ một địa chỉ IP nội bộ cố định (private IP) với một địa chỉ IP công cộng cố định (public IP) theo tỉ lệ 1:1.
- Mục đích: Thường được sử dụng cho các máy chủ cần truy cập từ bên ngoài (ví dụ: máy chủ web, máy chủ mail) để chúng có một địa chỉ IP công cộng nhất quán.
- Ưu điểm: Đơn giản, dễ cấu hình và quản lý.
- Nhược điểm: Không tiết kiệm địa chỉ IP công cộng.
- Dynamic NAT (NAT động):
- Nguyên lý: Ánh xạ các địa chỉ IP nội bộ với một nhóm các địa chỉ IP công cộng có sẵn. Khi một thiết bị trong mạng nội bộ muốn truy cập Internet, NAT sẽ tự động gán cho nó một địa chỉ IP công cộng từ nhóm địa chỉ khả dụng.
- Mục đích: Tiết kiệm địa chỉ IP công cộng hơn Static NAT, vì một nhóm nhỏ địa chỉ IP công cộng có thể phục vụ nhiều thiết bị nội bộ.
- Ưu điểm: Linh hoạt hơn Static NAT, tiết kiệm địa chỉ IP.
- Nhược điểm: Vẫn cần một số lượng nhất định địa chỉ IP công cộng trong pool.
- NAT Overload (PAT – Port Address Translation):
- Nguyên lý: Đây là loại NAT phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi (ví dụ trong các router Wi-Fi gia đình). Nó cho phép nhiều địa chỉ IP nội bộ cùng chia sẻ một địa chỉ IP công cộng duy nhất bằng cách sử dụng các số cổng (port) khác nhau để phân biệt các kết nối.
- Mục đích: Tiết kiệm địa chỉ IP công cộng tối đa.
- Ưu điểm: Cực kỳ hiệu quả trong việc tiết kiệm địa chỉ IP công cộng, giúp hàng nghìn thiết bị có thể truy cập Internet chỉ với một IP công cộng.
- Nhược điểm: Có thể gây ra độ trễ nhỏ trong một số trường hợp do phải quản lý các ánh xạ cổng.
NAT là một công nghệ thiết yếu trong mạng máy tính hiện đại, giúp giải quyết vấn đề khan hiếm địa chỉ IPv4 và tăng cường bảo mật cho các mạng nội bộ.
