連載
» 2010年06月23日 00時00分 公開

ネットワークの基礎を学習する CCNA対策講座(31):NATとPATの設定方法を学ぶ (1/2)

本連載では、シスコシステムズ(以下シスコ)が提供するシスコ技術者認定(Cisco Career Certification)から、ネットワーク技術者を認定する資格、CCNA(Cisco Certified Network Associate)を解説します。2007年12月に改訂された新試験(640-802J)に対応しています。

[内藤佳弥子,グローバル ナレッジ ネットワーク]

 今回は、NAT(Network Address Translation)とPAT(Port Address Translation)について解説します。NATとPATは、端末がインターネットに接続する際に使用するローカルアドレスとグローバルアドレスの相互変換の技術です。全世界的にグローバルアドレスが不足している問題に対応するために、NATやPATの技術が登場しました。NATやPATの概要と、設定方法を学習します。

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NATとPATの概要

 NATとPATは、どちらもローカルアドレスとグローバルアドレスを変換する技術です。ローカルアドレスとグローバルアドレスを変換する技術は、大きく3つに分類されます。

  • スタティックNAT
  • ダイナミックNAT
  • PAT

 スタティックNATは、1つのローカルアドレスを、1つのグローバルアドレスに変換します。変換する際、常に固定のグローバルアドレスに変換します。例えば、ローカルアドレス 192.168.1.1 は、常にグローバルアドレス 202.221.204.65 に変換されます。

 ダイナミックNATは、複数のローカルアドレスを、複数のグローバルアドレスのいずれかに変換します。グローバルアドレスは、その時点で未使用のアドレスが動的に使用されます。そのため、スタティックNATのように常に固定のアドレスに対応付けるわけではありません。

 PATは、複数のローカルアドレスを、1つのグローバルアドレスに変換します。トランスポート層のポート番号の情報を利用して、1つのグローバルアドレスを区別します。

 図1は、NATの中でも最も基本的なスタティックNATの基本動作です。図では、企業Aのローカルアドレス 172.20.1.1 を割り当てられたホストAが、インターネット上のサーバ 202.221.204.65 へアクセスする際のスタティックNATのアドレス変換の仕組みを表しています。

 ルータには、「ローカルアドレス 172.20.1.1 を、グローバルアドレス 202.33.245.195 に変換する」という設定をあらかじめ行います。ホストAから送信されたパケットの送信元IPアドレスは、ホストAのIPアドレス 172.20.1.1 です。アドレス変換をしたルータから送信される際のパケットの送信元IPアドレスは 202.33.245.195 になっています。NATを設定したルータはNATテーブルを保持しています。これにより、どのローカルアドレスを、どのグローバルアドレスに変換したかが分かります。

図1 スタティックNATの基本動作 図1 スタティックNATの基本動作

 シスコが定義しているNAT用語は4種類あります。

  • 内部ローカルアドレス:
    自組織の内部ネットワーク上のホストに割り当てているローカルアドレス自組織の内部ネットワーク上のホストに割り当てているローカルアドレス
  • 内部グローバルアドレス:
    自組織がサービスプロバイダにより割り当てられたグローバルアドレス自組織がサービスプロバイダにより割り当てられたグローバルアドレス
  • 外部ローカルアドレス:
    他組織が内部ネットワーク上のホストに割り当てているローカルアドレス他組織が内部ネットワーク上のホストに割り当てているローカルアドレス
  • 外部グローバルアドレス:
    他組織がサービスプロバイダにより割り当てられたグローバルアドレス他組織がサービスプロバイダにより割り当てられたグローバルアドレス

 これらは、自組織を基準にした用語です。図1の場合、自組織は「企業A 東京拠点」、他組織は「企業A 東京拠点」以外の組織を指します。

確認問題1

問題

 スタティックNATの特徴として正しいものはどれですか。1つ選択してください。

a.1つのローカルアドレスを、1つの固定ではないグローバルアドレスに変換する

b.複数のローカルアドレスを、複数のグローバルアドレスのいずれかに変換する

c.1つのローカルアドレスを、1つの固定のグローバルアドレスに変換する

d.複数のローカルアドレスを、1つのグローバルアドレスに変換する

正解

 c

解説

 正解は選択肢cです。スタティックNATは、1つのローカルアドレスを、1つのグローバルアドレスに変換します。この際、常に固定のグローバルアドレスに変換されます。

PATの動作

 PATは、複数のローカルアドレスを1つのグローバルアドレスに変換します。トランスポート層のポート番号の情報を利用して、1つのグローバルアドレスを区別します。

 図2は、ホストAとホストBが同時にインターネット上のWebサーバ 202.221.204.65 にアクセスしたときのPATの仕組みを表しています。1つのグローバルアドレスを区別するのに、送信元のポート番号を利用しています。NATテーブルには、ポート番号の情報が登録されます。

図2 PATの仕組み 図2 PATの仕組み

確認問題2

問題

 PATにおいて、1つのグローバルアドレスを区別するために使用する情報はどれですか。1つ選択してください。

a.TTL

b.プロトコル番号

c.ポート番号

d.ToS

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