Network Address Translation (NAT)

Ist eine Technologie, die in Computernetzwerken eingesetzt wird, um die Kommunikation zwischen verschiedenen Netzwerken zu ermöglichen und effizienter zu gestalten.
Dabei werden IP-Adressen und Ports in den Netzwerkpaketen umgeschrieben, um den Datenverkehr zwischen unterschiedlichen Netzwerkadressräumen zu vermitteln.

Warum gibt es NAT?

NAT wurde entwickelt, um den Mangel an öffentlich verfügbaren IPv4-Adressen zu bewältigen.
Da IPv4-Adressen begrenzt sind, können sie nicht jedem Gerät oder jeder Verbindung im Internet eine eindeutige öffentliche IP-Adresse zuweisen.
NAT ermöglicht es, private IP-Adressen innerhalb eines privaten Netzwerks zu verwenden und sie in öffentliche IP-Adressen umzuwandeln, wenn sie mit dem Internet kommunizieren.

Private IP-Adressen sind Adressen, die innerhalb eines privaten Netzwerks verwendet werden und nicht direkt im Internet geroutet werden können.
Die häufigsten privaten IP-Adressbereiche sind 10.0.0.0 bis 10.255.255.255, 172.16.0.0 bis 172.31.255.255 und 192.168.0.0 bis 192.168.255.255.
Diese Adressen sind für den internen Gebrauch reserviert und ermöglichen die eindeutige Adressierung von Geräten innerhalb eines privaten Netzwerks.

Public IP-Adressen sind die eindeutigen Adressen, die einem Gerät im Internet zugewiesen werden.
Diese Adressen sind global eindeutig und ermöglichen die Kommunikation mit Geräten in anderen Netzwerken oder im Internet.

NAT bietet mehrere Vorteile, darunter:
- a. Ressourcenschonung: Durch die Verwendung von privaten IP-Adressen können Unternehmen oder Organisationen ihre begrenzten öffentlichen IP-Adressen effizienter nutzen.
- b. Sicherheit: NAT bietet eine gewisse Sicherheit, da die privaten IP-Adressen von außen nicht direkt erreichbar sind. Externe Kommunikation wird über die öffentliche IP-Adresse des NAT-Routers vermittelt, was das interne Netzwerk vor unerwünschten Zugriffen schützen kann.
- c. IPv4-Übergang: NAT spielt eine wichtige Rolle beim Übergang von IPv4 zu IPv6, da es die Nutzung von privaten IP-Adressen ermöglicht und den Übergang zu IPv6 erleichtert.

NAT bietet leider mehrere Nachteile, darunter:
- End-to-End-Konnektivität: NAT stört die Fähigkeit von Anwendungen, direkt von Ende zu Ende zu kommunizieren, da die IP-Adresse, die ein Client oder Server sieht, nicht die tatsächliche IP-Adresse des Endgeräts ist. Dies kann insbesondere bei Anwendungen wie VoIP, Online-Spielen oder jeder Anwendung, die Peer-to-Peer-Kommunikation benötigt, problematisch sein.
- IP-Adressabhängige Anwendungen: Einige Anwendungen oder Protokolle sind darauf angewiesen, dass die IP-Adresse während der gesamten Sitzung konstant bleibt. Da NAT die IP-Adresse ändern kann, kann es zu Problemen mit diesen Anwendungen kommen.

Es gibt verschiedene Arten von NAT, darunter:
- Static NAT: Bei dieser Art von NAT wird eine private IP-Adresse statisch einer öffentlichen IP-Adresse zugeordnet. Dadurch können bestimmte Geräte im privaten Netzwerk von außen über ihre öffentliche IP-Adresse erreicht werden.
- Dynamic NAT: Hierbei werden private IP-Adressen dynamisch in öffentliche IP-Adressen umgewandelt. Der NAT-Router verwaltet eine Pool von öffentlichen IP-Adressen und weist sie den privaten IP-Adressen bei Bedarf temporär zu.
- Port Address Translation (PAT): Bei PAT wird eine einzige öffentliche IP-Adresse für mehrere private IP-Adressen verwendet, indem zusätzlich der Portnummernbereich für jede Verbindung modifiziert wird. Dadurch können mehrere Geräte gleichzeitig über dieselbe öffentliche IP-Adresse mit dem Internet kommunizieren.