CCNA - NAT

일상 코딩·2022년 5월 17일

CCNA

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01.NAT 개요

사설IP 주소와 공인IP 주소를 서로 변환 시켜주는 것을 의미한다.
사설IP 주소 => 공인IP 주소
공인IP 주소 => 사설IP 주소

사설 IP주소

인터넷에 연결할 수 없는 주소

내부 네트워크 안에서 통신하기 위한 주소 (내부 네트워크)

A 클래스: 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255

B 클래스: 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255

C 클래스: 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

공인 IP주소

인터넷에 연결할 수 있는 공인된 주소

내부 네트워크와 외부 네트워크 모두 통신할 수 있는 고유한 주소 (외부 네트워크)

사설IP 주소를 사용하는 B,C 회사는 IP주소가 중복되도 상관 없지만 만약 공용 네트워크(Internet)을 사용하면 사설IP 주소는 중복될 수 있기 때문에 유일한 공인IP 주소로 변환 해야 합니다.

NAT가 사설IP 주소를 공인IP 주소로, 공인IP 주소를 사설IP 주소로 변환 시켜 줍니다.

NAT 기능의 예시로는 공유기가 있으며 공유기는 외부 네트워크와 연결되는 통신 사업자로부터 공인IP 주소를 할당 받고 공유기 내부에 연결되는 PC에는 사설IP 주소를 할당하여 PC가 사용하는 사설IP 주소를 공인IP 주소로 변환해 줍니다.

라우터에 NAT 기능을 설정하여 사설IP 주소와 공인IP 주소간에 자동으로 변환 되도록 해줍니다.

사설 네트워크에 있는 PC에서 라우터로 프레임을 보낼 때 출발지 IP 주소로 사설IP 주소(192.168.10.100)를 보냅니다.

라우터는 들어온 프레임의 출발지 IP 주소를 사설IP 주소(192.168.10.100)에서 공인 IP 주소(211.255.10.100)로 변환하여 NAT 테이블에 저장하고 프레임의 출발지 IP 주소를 공인IP 주소로 바꾸어 외부 네트워크의 목적지에 전달합니다.

외부 네트워크에서는 공인IP 주소만 알수 있으므로 목적지 IP를 출발지 IP 주소 였던 211.255.10.100으로 설정 합니다.

NAT가 동작하는 라우터는 다시 NAT 테이블을 확인하여 주소 변환 내역이 있는 경우 목적지 IP 주소를 공인IP 주소(211.255.10.100)에서 해당되는 사설IP 주소(192.168.10.100)로 변환하여 해당 프레임을 보냅니다.

NAT table: 사설IP 주소와 공인IP 주소를 기록하고 변환의 기준이 된다.

NAT 장점

공인 IP 주소 공유로 인한 IP 부족의 해결

로컬 네트워크에 새로운 장비를 추가하기가 쉽다.

사설 네트워크이기 때문에 관리자가 통제하기 쉽다.

기관에서 ISP를 변경하는 것이 용이하다. 공인 주소만 바꾸면 되기 때문이다.

외부의 악성 공격자가 클라이언트 장비에 직접 접근하는 것이 어려워 일종의 방화벽처럼 동작한다.

NAT 단점

NAT는 네트워크를 구성하고 관리하는 데 있어 관리가 좀 더 복잡하다.

특정 어플리케이션과의 호환성 문제가 있다.

IPSec과 같은 프로토콜은 헤더의 변조를 탐지하도록 설계됐기 때문에 NAT에 의한 변경과 악성 데이터그램 해킹을 잘 구분하지 못한다.

클라이언트 접근 지원이 어렵다.

데이터그램이 사설 네트워크와 인터넷을 오갈 때마다 주소 변환과 헤더 체크섬을 다시 계산해야 한다.

02.NAT 종류

정적 NAT

사설IP 주소 하나와 공인IP 주소 하나를 1:1 맵핑

동적 NAT

사설IP 주소 범위와 공인IP 주소 범위를 맵핑

정적 NAT과 동적 NAT의 차이점

동적 NAT은 맵핑한 사설 & 공인 IP 주소의 범위안의 모든 IP주소를 변환할 수 있지만 정적 NAT은 설정한 오직 하나의 사설 & 공인 IP 주소만 변환 가능합니다.

NAT Overload(PAT)

사설IP 주소 범위와 공인IP 주소 하나를 맵핑

하나의 공인IP 주소만을 사용하기 때문에 해당하는 사설 IP 주소 구별이 불가능 하기 때문에 4계층의 Port Number(PAT)를 함께 사용합니다.

03.NAT 특징

IP 주소 절약

PAT를 이용하면 여러 개의 사설IP 주소를 하나의 외부 주소(공인IP 주소)로 변환 가능

사설IP주소가 200개가 있더라도 공인IP 주소 1개만 있으면 외부 네트워크와 통신할 수 있으므로 IP주소를 절약할 수 있다.

보안 향상

주소나 내부 토폴로지를 광고하지 않기 때문에 외부 접근을 통제해 보안을 향상 시킵니다.

변환된 공인IP 주소로 통신하기 때문에 외부 인터넷에서는 내부 네트워크의 주소나 토폴로지를 알 수 없어 외부에서 내부 네트워크의 접근을 통제하여 보안을 향상 시킬 수 있는 방법을 사용합니다.

동적 NAT를 사용하면 변환되는 공인IP 주소가 매번 바뀌기 때문에 내부 네트워크에서는 공인 IP주소 예측이 어려워 집니다.

PAT를 사용하게되면 변환된 포트 번호를 함께 사용하게 되는데 출발지 포트번호는 프로그램이 실행될 때 마다 변경 되므로 예측이 어려워 외부네트워크에서 내부네트워크로의 접근을 통제할 수 있습니다.

04.NAT 설정

정젹 NAT 설정
1.사설IP 주소와 공인IP 주소 맵핑

Router(config)#ip nat inside source static 사설IP 주소 공인IP 주소

2.적용

Router(config)#int 사설 네트워크와 연결되는 인터페이스 번호 
Router(config-if)#ip nat inside 
Router(config-if)#int 공용 네트워크와 연결되는 인터페이스 번호
Router(config-if)#ip nat outside

3.확인

Router#show ip nat translations

정적 NAT 실습

R1>

Router(config)#int g0/1
Router(config-if)#ip add 192.168.10.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

Router(config-if)#int s0/1/0
Router(config-if)#ip add 211.255.10.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

// 라우팅
Router(config)#router ospf 10
Router(config-router)#network 211.255.10.0 0.0.0.255 area 0

// 사설IP 주소와 공인IP 주소 맵핑
Router(config)#ip nat inside source static 192.168.10.100 211.255.10.100

// 적용
Router(config)#int g0/1
Router(config-if)#ip nat inside 
Router(config-if)#int s0/1/0
Router(config-if)#ip nat outside 

// 확인
PC> ping 211.255.20.100 // 반드시 ping test 후에 nat table 확인 해야됨 
Router#show ip nat translations 
Pro  Inside global     Inside local       Outside local      Outside global
---  211.255.10.100    192.168.10.100     ---                ---

R2>

Router(config)#int g0/0
Router(config-if)#ip add 211.255.20.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

Router(config-if)#int g0/1
Router(config-if)#ip add 211.255.30.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

Router(config)#int s0/1/0
Router(config-if)#ip add 211.255.10.2 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

// 라우팅
Router(config)#router ospf 10
Router(config-router)#network 211.255.20.0 0.0.0.255 area 0
Router(config-router)#network 211.255.30.0 0.0.0.255 area 0
Router(config-router)#network 211.255.10.0 0.0.0.255 area 0

동적 NAT 설정
1.사설IP 주소 범위 설정
Router(config)#access-list 식별자 번호(1~99) permit 출발지IP 와일드마스크
2.공인IP 주소 범위 지정
Router(config)#ip nat pool 풀이름 시작IP주소 끝IP주소 netmask 서브넷마스크
시작IP 주소 ~ 끝IP 주소: 네트워크 주소와 브로드 캐스트 주소는 생략한다.

3.사설IP 주소와 공인IP 주소 맵핑
Router(config)#ip nat inside source 식별자번호(1~99) pool 풀이름
4.적용
Router(config)#int 인터페이스 번호
Router(config-if)#ip nat inside
Router(config-if)#int 인터페이스 번호
Router(config-if)#ip nat outside 
5.확인
Router#show ip nat translations 

동적 NAT 실습

R1>

Router(config)#int g0/1
Router(config-if)#ip add 192.168.10.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

Router(config-if)#int s0/1/0
Router(config-if)#ip add 211.255.10.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

// 라우팅
Router(config)#router ospf 10
Router(config-router)#network 211.255.10.0 0.0.0.255 area 0

// 사설IP 주소 범위 설정
Router(config)#access-list 1 permit 192.168.10.0 0.0.0.255

// 공인IP 주소 범위 지정
Router(config)#ip nat pool TEST 211.255.10.1 211.255.10.254 netmask 255.255.255.0

맵핑 방법 1(주소 풀을 사용)


// 사설IP 주소와 공인IP 주소 맵핑
Router(config)#ip nat inside source list 1 pool TEST

맵핑 방법 2(단일 IPv4 주소 사용)

// 사설IP 주소와 공인IP 주소 맵핑 (Interface Number 이용)
Router(config)#no ip nat inside source list 1 pool TEST
Router(config)#no ip nat pool TEST 211.255.10.1 211.255.10.254 netmask 255.255.255.0
Router(config)#ip nat inside source list 1 int s0/0/0

이전에 설정헸던 pool name을 삭제 합니다.
사설 IP주소와 공인 IP 주소를 pool name 대신 interface number로 새로 매핑 해줍니다.
다시 각각의 interface에 inside와 outside를 설정 해줍니다.
이처럼 사설 IP 주소와 공인 IP주소룰 맵핑할 때 pool name을 사용하지 않고 Interface Number를 이용해도 사설 IP 주소와 공인 IP 주소간에 맵핑 가능 합니다.


// 적용
Router(config)#int g0/1
Router(config-if)#ip nat inside
Router(config-if)#int s0/1/0
Router(config-if)#ip nat outside 

// 확인
PC> ping 211.255.20.100 // 반드시 ping test 후에 nat table 확인 해야됨 
Router#show ip nat translations 
icmp 211.255.10.1:21   192.168.10.100:21  211.255.20.100:21  211.255.20.100:21
icmp 211.255.10.1:22   192.168.10.100:22  211.255.20.100:22  211.255.20.100:22
icmp 211.255.10.1:23   192.168.10.100:23  211.255.20.100:23  211.255.20.100:23
icmp 211.255.10.1:24   192.168.10.100:24  211.255.20.100:24  211.255.20.100:24
icmp 211.255.10.2:5    192.168.10.200:5   211.255.20.100:5   211.255.20.100:5
icmp 211.255.10.2:6    192.168.10.200:6   211.255.20.100:6   211.255.20.100:6
icmp 211.255.10.2:7    192.168.10.200:7   211.255.20.100:7   211.255.20.100:7
icmp 211.255.10.2:8    192.168.10.200:8   211.255.20.100:8   211.255.20.100:8

R2>

Router(config)#int g0/0
Router(config-if)#ip add 211.255.20.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

Router(config-if)#int g0/1
Router(config-if)#ip add 211.255.30.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

Router(config)#int s0/1/0
Router(config-if)#ip add 211.255.10.2 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

// 라우팅
Router(config)#router ospf 10
Router(config-router)#network 211.255.10.0 0.0.0.255 area 0
Router(config-router)#network 211.255.20.0 0.0.0.255 area 0
Router(config-router)#network 211.255.30.0 0.0.0.255 area 0

NAT Overload(PAT) 실습

R1>

Router(config)#int g0/1
Router(config-if)#ip add 192.168.10.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

Router(config-if)#int s0/1/0
Router(config-if)#ip add 211.255.10.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

// 라우팅
Router(config)#router ospf 10
Router(config-router)#network 211.255.10.0 0.0.0.255 area 0

// 사설IP 주소 범위 설정
Router(config)#access-list 1 permit 192.168.10.0 0.0.0.255

// 공인IP 주소 범위 지정
Router(config)#ip nat pool TEST 211.255.10.1 211.255.10.254 netmask 255.255.255.0

맵핑 방법 1(주소 풀을 사용)

// 사설IP 주소와 공인IP 주소 맵핑 (pool name 이용)
Router(config)#ip nat inside source list 1 pool TEST overload

맵핑 방법 2(단일 IPv4 주소 사용)

// 사설IP 주소와 공인IP 주소 맵핑 (Interface Number 이용)
Router(config)#no ip nat inside source list 1 pool TEST overload 
Router(config)#no ip nat pool TEST 211.255.10.1 211.255.10.254 netmask 255.255.255.0
Router(config)#ip nat inside source list 1 int s0/0/0 overload

이전에 설정헸던 pool name을 삭제 합니다.
사설 IP주소와 공인 IP 주소를 pool name 대신 interface number로 새로 매핑 해줍니다.
다시 각각의 interface에 inside와 outside를 설정 해줍니다.
이처럼 사설 IP 주소와 공인 IP주소룰 맵핑할 때 pool name을 사용하지 않고 Interface Number를 이용해도 사설 IP 주소와 공인 IP 주소간에 맵핑 가능 합니다.
PAT는 동적 NAT 설정 부분에서 마지막에 overload 키워드를 추가 해줘야 합니다.


// 적용
Router(config)#int g0/1
Router(config-if)#ip nat inside
Router(config-if)#int s0/1/0
Router(config-if)#ip nat outside 

// 확인
PC> ping 211.255.20.100 // 반드시 ping test 후에 nat table 확인 해야됨 
Router#show ip nat translations 
Pro  Inside global     Inside local       Outside local      Outside global
icmp 211.255.10.5:33   192.168.10.200:33  211.255.20.100:33  211.255.20.100:33
icmp 211.255.10.5:34   192.168.10.200:34  211.255.20.100:34  211.255.20.100:34
icmp 211.255.10.5:35   192.168.10.200:35  211.255.20.100:35  211.255.20.100:35
icmp 211.255.10.5:36   192.168.10.200:36  211.255.20.100:36  211.255.20.100:36
icmp 211.255.10.5:41   192.168.10.100:41  211.255.20.100:41  211.255.20.100:41
icmp 211.255.10.5:42   192.168.10.100:42  211.255.20.100:42  211.255.20.100:42
icmp 211.255.10.5:43   192.168.10.100:43  211.255.20.100:43  211.255.20.100:43
icmp 211.255.10.5:44   192.168.10.100:44  211.255.20.100:44  211.255.20.100:44

동적 NAT와 다르게 여러개의 사설IP 주소들이 하나의 공용IP로 변환되고 있다.
공인IP 주소 뒤에 콜론(:)다음에 오는 숫자는 포트 번호를 의미한다.
NAT Overload는 하나의 공인IP 주소로 변환되기 때문에 공인IP가 다시 사설IP 주소로 변환되는 경우 식별을 하기 위해서 포트번호를 사용한다.

R2>

Router(config)#int g0/0
Router(config-if)#ip add 211.255.20.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

Router(config-if)#int g0/1
Router(config-if)#ip add 211.255.30.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

Router(config)#int s0/1/0
Router(config-if)#ip add 211.255.10.2 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh

// 라우팅
Router(config)#router ospf 10
Router(config-router)#network 211.255.10.0 0.0.0.255 area 0
Router(config-router)#network 211.255.20.0 0.0.0.255 area 0
Router(config-router)#network 211.255.30.0 0.0.0.255 area 0

05.NAT 테이블 확인 및 초기화 명령어

NAT 변환 테이블 확인 명령어
Router#show ip nat translation
NAT 테이블 초기화 명령어
outer#clear ip nat translation *
Router#clear ip nat translation inside 172.18.3.2
Router#clear ip nat translation outside 192.168.1.10
NAT 테이블 통계 정보 확인 명령어
Router#show ip nat statistics
Total translations: 8 (0 static, 8 dynamic, 8 extended)
Outside Interfaces: Serial0/0/0
Inside Interfaces: GigabitEthernet0/0
Hits: 54  Misses: 64
Expired translations: 44
Dynamic mappings:
총 활성 변환 수, NAT 구성 매개 변수, 풀의 주소 수 및 할당된 주소 수에 대한 정보를 표시합니다.

NAT 테이블 통계 정보 확인 명령어
Router#clear ip nat statistics

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