NAT & PAT – Grundlagen

NAT (Network Address Translation) und PAT (Port Address Translation) sind Verfahren, bei denen IP-Adressen umgeschrieben werden.
Sie werden hauptsächlich verwendet, um private Netzwerke mit dem Internet zu verbinden oder Dienste nach außen bereitzustellen.

• IPv4-Adresse ist knapp
• Private Netzwerke sollen nach außen mit einer einzigen öffentlichen IP auftreten
• Sicherheit: interne Strukturen bleiben verborgen
• Routing erfordert eindeutige Adressen → NAT löst das Abbildungsproblem

Private IP-Bereiche (nicht im Internet geroutet):

• 10.0.0.0/8
• 172.16.0.0/12
• 192.168.0.0/16

Ein NAT-Router übersetzt private → öffentliche IPs und zurück.

Jede interne IP bekommt eine feste öffentliche IP.

Beispiel:

• intern: 192.168.1.10
• extern: 203.0.113.10

Einsatz:

• Server in der DMZ
• VPN-Gateways
• Mail-/Webserver

Verändert Quelladresse → typischerweise beim Zugriff ins Internet.

Beispiel:

• PC: 192.168.1.20 → Internet
• Router ersetzt Quell-IP durch: 203.0.113.5

 SRC vorher: 192.168.1.20 → nachher: 203.0.113.5

Verändert Zieladresse → typischerweise für Portweiterleitungen.

Beispiel:

• Internet → 203.0.113.5:443
• Weiterleitung zu intern: 192.168.1.50:443

 DST vorher: 203.0.113.5 → nachher: 192.168.1.50

PAT ist die am weitesten verbreitete Form von NAT.

• viele interne Hosts teilen sich eine öffentliche IP
• Unterscheidung erfolgt über Ports

PAT = „NAT mit Portnummern“

Beispiel:

 192.168.1.10:50000  → 203.0.113.5:40001
 192.168.1.11:50001  → 203.0.113.5:40002
 192.168.1.12:50002  → 203.0.113.5:40003

→ so können tausende Geräte gleichzeitig das Internet nutzen.

 +-------------+         +-----------------+        +-------------------+
 |  Clients    |         |     Router      |        |      Internet     |
 | 192.168.1.x |-------> | PAT-Tabelle     |------->| 203.0.113.5       |
 +-------------+         +-----------------+        +-------------------+

 Beispiel Einträge:
 192.168.1.10:51234 → 203.0.113.5:40001
 192.168.1.11:41200 → 203.0.113.5:40002

Eine PAT/NAT-Tabelle speichert Zuordnungen:

• spart öffentliche IPs
• erhöht Sicherheit
• ermöglicht Internetzugang für private Netze
• typische Heimnetzlösung

• erschwert Peer-to-Peer

  • Dienste nach außen benötigen DNAT/Port-Forwarding
    * kompliziert bei VoIP und bestimmten VPNs
    

  NAT Loopback

Erlaubt internen Clients, einen internen Server über seine öffentliche IP zu erreichen.

Beispiel:

• Webserver intern: 192.168.1.50
  * Domain zeigt auf: 203.0.113.5
  * Clients können über Domain darauf zugreifen
  

Ohne NAT Loopback:

• interne Clients können Domain nicht nutzen

• Routing → Adressen bleiben erhalten

  • NAT → Adressen werden geändert

Unternehmensfirewalls nutzen häufig:

• SNAT für ausgehenden Traffic

  • DNAT für Server in der DMZ
    * PAT für Clients
    * 1:1 NAT für kritische Systeme
    

 Internet → 203.0.113.5:443
 Firewall → DNAT → 192.168.10.50:443

• NAT = Umschreiben von IP-Adressen
• PAT = Umschreiben von IP-Adressen + Ports
• SNAT = Quell-IP ändern
• DNAT = Ziel-IP ändern
• PAT ermöglicht tausenden Geräten Internetzugriff
• notwendig wegen IPv4-Knappheit
• wichtig für Firewalls, Router, Home-Netz und Unternehmen