En sus inicios, Internet no fue pensado para conectar tantos equipos, de modo que durante el desarrollo de IPv4 pensaron que con 32 bits para direcciones, lo que equivale a 4.294.967.296 de direcciones únicas, parecía más que suficiente para conectar todos los equipos.
Sin embargo, la red crecía de manera exponencial. A causa de dicho crecimiento, el número de direcciones disponible y por tanto, de equipos conectados llegaría al límite demasiado rápido. Por este motivo se ideó un "parche" que permitiría conectar a Internet muchos equipos utilizando únicamente una dirección IP, dicha solución se denominó NAT por las siglas en inglés de Traducción de Direcciones de Red. Dicha solución consistía básicamente en "jugar" con los puertos para multiplexar las conexiones de varios equipos a través de una conexión de salida.
Gracias a la NAT, las empresas con decenas de equipos se podrían conectar a Internet utilizando unas pocas direcciones IP, lo cual otorgaría tiempo suficiente para desarrollar una nueva versión del protocolo IP que hoy conocemos como IP versión 6. Además, no solo sería útil en entornos empresariales, también en redes domésticas.
¿Cómo funciona la NAT?
Existen principalmente 3 tipos de NAT: la de sobrecarga, la estática y la dinámica.
NAT con sobrecarga
La NAT con sobrecarga o PAT (Port Address Translation) es el tipo más común, de hecho, es el utilizado en los routers domésticos. Con este sistema evitamos contratar más de una dirección IP pública, ahorramos direcciones IPv4 y aumentamos la seguridad de nuestra subred ya que un atacante no podría conectarse directamente a nuestros equipos.
Para poder multiplexar las conexiones se utilizan los 65.536 puertos de los protocolos TCP y UDP. De modo que cuando un equipo quiere establecer una conexión con el exterior, el router "coge" su paquete, cambia la dirección IP privada y puerto del origen por su dirección IP pública y un puerto aleatorio que esté libre, a continuación guarda los datos del cambio en la tabla de reenvío para que éste pueda ser deshecho y envía el paquete. Cuando el destino responda, el router deshará el cambio y lo enviará al equipo dentro de la red. De modo que ninguno de los extremos se de cuenta.
Veamos un ejemplo:
En la imagen podemos ver cómo se modifica un paquete tanto a su salida como a su entrada a la red.
NAT estática
Una dirección IP privada se traduciría siempre en la misma dirección IP pública. Esto permitiría que un host dentro de nuestra red sea visible desde Internet.
NAT dinámica
El router tiene asignadas varias direcciones IP públicas y las utilizará en función de la demanda, es decir, cada vez que un equipo inicie una conexión el router utilizará una de las direcciones IP disponibles que no esté siendo utilizada. De modo que a cada equipo le corresponde al menos una dirección IP pública.
Por otro lado se aumenta la seguridad ya que dificulta que un atacante externo ingrese en nuestra red debido al "salto constante entre direcciones IP".
Fotografía cabecera | seeweb
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