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현재 국내 통신사업자는 유선 액세스(FTTH, Ethernet, DSL 등)를 제외한 (거의) 모든 액세스 망에 NAT 장비를 적용하고 있습니다.

• 3G/LTE 망: 3G/LTE Core 망(GGSN/P-GW) 상단에 LSN(Large Scale NAT) 도입 (CGN: Carrier Grade NAT라고도 부름)
• Wi-Fi Hotspot 망: Wi-Fi Hotspot용 AP에서 NAT 수행
• 댁내 망: 통신 사업자가 가입자 댁내에 공급(임대)한 유무선 공유기 혹은 Open Market의 유무선 공유기(예. EFM의 ipTIME)에서 NAT 수행

 

 

용어의 정의 (Terminology)

 

1. TU Ports

TCP와 UDP 헤더에는 각각 TCP Source & Destination Port #와 UDP Source & Destination Port #가 존재하는데 이를 총칭하여 TU Ports라고 부릅니다. 혹은 Transport Identifier라고도 부릅니다. 보통 단말(Client)이 서버(Server)와 TCP 혹은 UDP 통신 시 TU Destination Port는 0 ~ 1023 (Well Known Ports, which is defined by IANA) 혹은 1024 ~ 49191 (Registered Ports, which is not defined by IANA) 중에 하나의 값[RFC 1700에 정의]을 사용하며(대표적인 예. HTTP는 TCP Destination Port = 80 사용), TU Source Port는 OS 마다 서로 다른 범위(대략 30,000~60,000)의 값 중에 하나를 random하게 사용하는데 이를 Ephemeral Port라고 부릅니다(http://en.wikipedia.org/wiki/Ephemeral_port 참조).

 

2. Public/Global/External Network

IANA(Internet Assigned Numbers Authority) 기관에서 할당 받은 Globally Unique한 IP 주소를 가진 네트워크를 말하며 따라서 이 네트워크는 전세계 통신 사업자 망을 통해 라우팅(통신)이 가능합니다. 흔히 "공인 IP 네트워크"라고 부릅니다.

 

3. Private/Local Network

IANA에서 할당 받지 않은 IP 주소를 가진 네트워크를 말하며 인터넷에서 라우팅 될 수 없습니다. 흔히 "사설 IP 네트워크"라고 부릅니다.

IANA에서는 아래 3개의 IP 블럭을 이 용도로 정의하고 있습니다.

• 10/8, 172.16/12, 192.168/16

 

4. Session

NAT에 의해 변환(translation)되는 트래픽의 단위를 Session으로 정의하고 있는데(A session is defined as the set of traffic that is managed as a unit for translation), 쉽게 말해 TCP/UDP Session은 {source IP address, source TU port, destination IP address, destination TU port}로 구분되는 것을 말합니다.

 

5. Application Level Gateway (ALG)

응용에 따라 Payload(TCP/UDP 헤더 이후에 나오는 Application specific한 데이터)에 IP address or/and TU port 정보가 실리는 경우가 있습니다. ALG란 응용 별로 Payload 내의 IP address or/and TU port 정보를 변환(translation) 해 줄 수 있는 기능(agent)이 NAT 장비에 올라가 있는 경우이며(Application awareness inside the NAT), 보통 이 NAT 장비는 어떤 어떤 응용(예. FTP, SIP, RTSP, etc)을 지원한다라는 식의 응용 프로그램 리스트를 함께 얘기하곤 합니다. 세상에 쏟아져 나오는 각종 응용 프로그램에 대한 ALG를 NAT 장비가 모두 지원한다는 건 비현실적이기 때문에 ALG를 지원하는 NAT 장비는 그리 많지 않은 듯 합니다.

 

 

NAT란? (What is NAT?)

 

NAT(Network Address Translation)란 한마디로 Private Network에 위치하는 단말이 Public Network(인터넷)과 통신이 가능하도록 상호 간에 연결 시켜 주는 기능입니다.

 

NAT의 종류

 

RFC 3022/2663에서는 NAT를 Basic NAT와 NAPT(Network Address Port Translation)로 구분하여 설명하고 있으며, 이 2개를 총칭하여 Traditional NAT라고 부르고 있습니다. "IPv4 주소의 절약"이라는 목적을 위해 사용되는 NAPT가 현재 일반적인 NAT 장비의 방식이며, 따라서 그냥 NAT라고 하는 경우에 NAPT를 의미하는 경우가 많으며 현재 모든 유무선 공유기는 NAPT 방식을 지원하고 있습니다.

Basic NAT

 

 

■ Definition : 목적 및 정의

기업망(Enterprise Network)에서 보안의 목적(방화벽)으로 사용하며, Private IP 주소를 가지는 단말 개수 만큼 Pubilc IP 주소를 가지고 인터넷과 연결됨

 

■ Translation : Translation 규칙

1:1 translation (1 = Public IP, 1 = Private IP)

 

■ Mapping : Translation되는 패킷 정보

- Outbound Traffic: Translation {Private Source IP Address} to {Pubilc source IP Address}

- Inbound Traffic: Translation {Public Destination IP Address} to {Private Destination IP Address}

 

 

NAPT (Network Address Port Translation)

 

 

■ Definition : 목적 및 정의

Public IP 주소 절약을 목적으로, Private IP 주소를 가지는 여러대의 단말이 하나의 Public IP 주소를 통해 인터넷과 연결되는 방식

 

 

■ Mapping : Translation되는 패킷 정보

- Outbound Traffic: Translation {Private Source IP Address, Local TU Source Port} tuple to {Pubilc Source IP Address, Registered TU Source Port} tuple

- Inbound Traffic: Translation {Public Destination IP Address, Registered TU Destination Port} tuple to {Private Destination IP Address, Local TU Destination Port}

 

■ Translation Phases of a Session : Translation 3 단계

1. Address Binding

Private IP Address를 가진 단말이 보낸 Outbound Traffic에 대해 NAPT 장비가 Private IP Address와 TU Source Port에 대한 Public IP Address 및 TU Source Port를 결정하고(1:N mapping) NAT Binding Table에 세션 엔트리 생성

 

2. Address Lookup and Translation

 

■ Deployment Example : 적용 예

Wi-Fi Hotspot, SOHO, Home, 3G/LTE LSN