Понимание NAT и его взаимодействие с интернет-соединениями
Когда мы говорим о подключении к интернет-ресурсам, в частности, к таким, как Google, важно понимать, как работает NAT (Network Address Translation). В этой статье мы рассмотрим, как NAT влияет на передачу данных и что происходит с сообщениями на стороне серверов.
Как работает NAT
NAT — это технология, которая позволяет нескольким устройствам в локальной сети использовать один внешний IP-адрес. Например, когда ваш домашний компьютер с IP-адресом 192.168.0.2 пытается подключиться к google.com, его запрос проходит через маршрутизатор, который выполняет преобразование адреса.
Когда ваш компьютер открывает TCP-порт 60000 и отправляет сообщение на адрес Google (например, 216.58.204.78 на порт 80), маршрутизатор изменяет этот запрос, присваивая ему внешний порт, например, 60010. Таким образом, запрос выходит из вашей локальной сети и попадает в интернет.
Что происходит на стороне Google?
Когда ваш запрос достигает маршрутизатора Google, он отправляет его на сервер Google через порт 80. Так как маршрутизаторы, как правило, работают с состоянием соединений, первый пакет инициирует создание записи в таблице NAT, что позволяет отслеживать дальнейшие ответы.
Как только сервер Google отправляет ответ, он возвращается на тот же внешний порт, с которого пришел запрос. Это означает, что все ответы от сервера будут адресованы на ваш внутренний порт 60000, через внешний порт 60010, управляемый вашим маршрутизатором. Таким образом, маршрутизатор будет использовать его таблицу NAT для правильной маршрутизации ответов обратно на ваш компьютер.
Состояние соединения и потоковая передача данных
Каждый раз, когда ваше устройство взаимодействует с внешним сервером, маршрутизатор создает состояние трансляции. Так, если ваш компьютер отправляет данные на внешний порт 61000, маршрутизатор запоминает, что все ответы от сервера должны вернуться на внутренний адрес 192.168.0.2 на порт 60000.
Это состояние трансляции позволяет эффективно управлять передачей данных в обоих направлениях. Таким образом, все последующие пакеты, которые относятся к одному и тому же соединению, будут использовать одно и то же сопоставление NAT.
Реальность серверов Google
Не стоит предполагать, что сервера Google находятся за NAT. В большинстве случаев у них есть собственные публичные IP-адреса. Однако, когда серверы всё же находятся за NAT, они следуют аналогичному принципу трансляции адресов.
При этом, если сервер Google находится за NAT и отправляет ответ, то он будет придерживаться того же порта, с которого был инициализирован запрос. Таким образом, сопоставление продолжает работать на основе первоначального запроса.
Ответы от серверов: одни и те же порты
Многие протоколы, включая HTTP, отвечают с того же порта, с которого получил запрос. Исключением является TFTP, который, как правило, обрабатывается иначе. Но для большинства интернет-приложений можно ожидать, что сервер будет возвращать ответы с того же порта, на который был сделан первоначальный запрос.
Заключение
Независимо от того, работаете ли вы с домашним маршрутизатором или обращаетесь к инфраструктуре, подобной Google, понимание того, как NAT управляет адресацией и потоками данных, имеет важное значение для правильного анализа работы сетей. Это знание поможет вам лучше понять, как организованы интернет-соединения и как информация перемещается по сети.
