[5주차] NAT란

NAT

사설 네트워크(Private Network)와 공인 네트워크(Public Network) 간의 IP 주소 변환을 수행하는 기술이다. NAT는 주로 라우터나 방화벽 장비에서 사용된다.

 

주요 기능

1. IP 주소 절약

사설 네트워크에서 사용하는 IP 주소(예: 192.168.x.x, 10.x.x.x 등)를 공인 IP 주소로 변환하여 인터넷과 통신합니다. 이는 IPv4 주소 부족 문제를 완화합니다.

2. 보안 강화

내부 사설 네트워크의 IP 주소를 외부에 노출시키지 않음으로써 보안을 강화합니다. 외부에서는 변환된 공인 IP만 보입니다.

3. 네트워크 분리

사설 네트워크와 공인 네트워크를 논리적으로 분리하여 관리가 용이합니다.

동작 원리

(1) 송신 시 (사설 IP → 공인 IP)

1. 내부 디바이스(예: PC, 스마트폰)는 사설 IP 주소를 사용하여 데이터를 전송합니다.
2. NAT를 수행하는 라우터는 패킷의 출발지 IP 주소와 포트 번호를 변환합니다.
   • 사설 IP → 공인 IP
   • 사설 포트 번호 → 변환된 포트 번호
3. 라우터는 변환된 정보를 NAT 변환 테이블에 저장합니다.
4. 변환된 패킷이 공인 네트워크(인터넷)로 전송됩니다.

(2) 수신 시 (공인 IP → 사설 IP)

1. 외부 서버가 공인 IP 주소로 응답 패킷을 전송합니다.
2. NAT 장비는 NAT 변환 테이블을 참조하여, 응답 패킷의 목적지 IP 주소와 포트 번호를 원래의 사설 IP와 포트로 복원합니다.
3. 변환된 패킷을 사설 네트워크 내부의 적절한 디바이스로 전달합니다.

NAT의 종류

Static NAT

사설 IP 주소와 공인 IP 주소를 고정적으로 1:1로 매핑

Dynamic NAT

• 동적 1:1 매핑
  • 사설 IP 주소를 공인 IP 주소 풀(pool) 중 하나와 매핑한다. 
• 공인 IP 주소 재사용

PAT(Port Address Translation, Overloaded NAT)

여러 사설 네트워크의 IP 주소를 하나의 공인 IP 주소로 매핑하고, 포트 번호를 활용해 각 디바이스의 연결을 구분합니다. 공인 IP의 포트 번호를 변환하여 사설 네트워크 내 여러 디바이스의 데이터를 식별합니다. 일반적으로 하나의 공인 IP만으로 운영되기 때문에, Dynamic NAT에 비해 공인 IP를 더 효율적으로 사용할 수 있습니다.

 

Static NAT vs Dynamic NAT 비교

구분	Static NAT (정적 NAT)	Dynamic NAT (동적 NAT)
IP 매핑 방식	사설 IP ↔ 공인 IP (고정적 1:1 매핑)	사설 IP ↔ 공인 IP (동적 1:1 매핑)
IP 주소 사용 방식	고정된 공인 IP를 항상 사용	공인 IP 풀에서 동적으로 할당 및 반환
공인 IP 요구량	사설 IP 개수만큼 공인 IP가 필요	공인 IP 풀이 있으면 사설 IP보다 적은 공인 IP로도 사용 가능
유연성	낮음 (매핑 변경 시 재설정 필요)	높음 (공인 IP 동적 할당)
외부 접근성	외부에서 내부 디바이스에 쉽게 접근 가능	동적 매핑으로 특정 디바이스 접근 어려움
사용 사례	외부 접근이 필요한 내부 서버 (예: 웹 서버)	다수의 내부 디바이스가 외부와 통신할 때

활용 사례

• 가정용 라우터
• 기업 네트워크

결론

NAT는 패킷의 IP 주소와 포트를 변환하여 사설 네트워크와 공인 네트워크 간의 통신을 가능하게 합니다. 특히 PAT는 포트 번호를 활용해 다수의 사설 디바이스가 하나의 공인 IP를 공유할 수 있도록 함으로써 IPv4 주소 부족 문제를 효과적으로 완화합니다.