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【NW-Tips】NATトラバーサルは、どのような問題を解決しているのか?

Last updated at Posted at 2021-12-19

はじめに

先輩:「これ、NATトラバーサルの設定が必要」
私:「NAT、、、トラバーサル?」

NATやNAPTは、資格試験の勉強で学びました。
しかし、トラバーサルってなんだ?ということで、サーベイ内容をまとめます。

"NATトラバーサル"の問題設定

  • NAT/NAPTは、プライベートIPアドレスと、グローバルIPアドレスを紐づけ、相互変換する技術です。少ないグローバルIPアドレスで、多数の端末を接続することができます。

  • しかし、外部NW(グローバルNW)から内部NW(プライベートNW)の端末へ直接アクセスして、通信する使い方はできません。

  • そのため、通信の主体(端末)が直接接続することが前提の技術は、正常に動作しないです。

  • 具体的には、通話ソフト(VoIP)や、VPN、ファイル共有ソフト(P2P)などが該当します。

  • つまり、NAT/NAPTにより、通信相手のプライベートNW内の端末に、直接到達できない(NATを通過できない)。という問題があります。

  • この問題の解決方法(技術)を総称して、NATトラバーサルと呼びます。

#NATトラバーサル
NATトラバーサルの各種技術については、下記サイトを参照しました。
簡潔に各技術の概要がまとめてあります。

#"IPsec通信における、NATトラバーサル"の問題設定

  • NAT/NAPTは、パケットのIPヘッダを変更します。

  • NAPTであれば、TCPポート/UDPポート(ポート番号)まで変換します。

  • IPsecは、TCP/UDPヘッダまで暗号化します。そのため、NAPTはポート番号を読み取ることができません

  • つまり、NAPTは、暗号化されたTCP/UDPヘッダ内のポートを変換できないため、通信が成立しない。という問題があります。

  • この問題は、ルータの"NATトラバーサル"機能を有効化し、解決します。

#IPsec通信における、NATトラバーサル
ポイント:UDPカプセル化により、新たにUDPヘッダ付与

  • ESPパケット(送受信するデータを暗号化し、暗号化情報/認証データを付与したパケット)を、UDPでカプセル化します
  • 新たに付加したUDPヘッダは、暗号化の対象となりません。
  • そのため、NAPTでポート番号の書き換えが可能になります。

おわりに

"NATトラバーサル"には、NAT/NAPTにより発生する問題の解決方法全般を指す場合と、IPsec通信をするために、UDPカプセル化の有効化を指す場合の、2つの意味で使われていることがあります。
どちらも本質的な問題は同じですが、SE同士はもちろん、関係者と認識の齟齬を起こさないためにも、意識してコミュニケーションを取ることが重要だと思います。
(実際、私も混乱したため、Tipsとして記録することにしました)

参考文献

[1].LiveOn 用語集, ”NAT越え(NATトラバーサル - NAT traversal) とは”
[2].IT用語辞典 e-words, ”NATトラバーサル 【NAT traversal】”
[3].ネットワークエンジニアとして, ”IPsec - NAT Traversal”

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