NAT IPv4 (Network Address Translation)

Vorteile

Erhält öffentliche IPv4 Adressen
Datenschutz: Kein direkter Rückschluss von extern durch die öffentliche IP-Adresse auf den Ursprungs-Client
Keine Änderung an internen Clients notwendig beim ISP-Wechsel

Zusätzliche Verzögerung durch NAT/PAT (Kritisch bei Echtzeitprotokollen -> VoIP)
End-to-End-Adressierung geht verloren (Manche Anwendungen kommen nicht mit NAT klar)
Fehlersuche durch Adressänderung erschwert

NAT-Pool: Menge an öffentlichen IP-Adressen an einem Router
Interne Adresse: Adresse des Geräts, die mit NAT übersetzt wird
Externe Adresse: Adresse des Zielgeräts
Lokale Adresse: Im internen Netzwerk verwendet (Gibt Perspektive an)
Globale Adresse: Im externen Netzwerk verwendet (Gibt Perspektive an)
Intern Lokal: Adresse der Quelle aus Perspektive des internen Netzwerks
Intern Global: Adresse der Quelle aus der Perspektive des externen Netzwerks
Extern Global: Adresse des Ziels aus der Perspektive des externen Netzwerks
Extern Lokal: Adresse des Ziels aus der Perspektive des internen Netzwerks
Beispiel: PC sendet Daten an Öffentlichen Webserver
- Interne Lokale wird am NAT-Router zur internen globalen Adresse
  - Private IP-Adresse (RFC1918) -> Öffentliche IP-Adresse aus NAT-Pool
- Externe globale Adresse (also Ziel-IP) ändert sich in der Regel nicht, da das Ziel meistens öffentlich ist. Extern global und extern lokal sind dann identisch
- Aus Sicht des öffentlichen Zielservers ist die Quell-IP die Interne globale Adresse (also öffentliche IP aus NAT-Pool)

1:1 Übersetzung der privaten in öffentliche Adressen
Für das Internet haben die einzelnen Geräte öffentliche IP-Adressen
Manuell konfiguriert und zugeordnet
Hilfreich, wenn Geräte von der gleichen öffentlichen IP erreichbar bleiben müssen (Webserver)
Benötigt ausreichend öffentliche IP-Adressen
Nur so viele parallele Sitzungen möglich wie öffentliche IP-Adressen verfügbar sind

1:1 Übersetzung der privaten in öffentliche Adressen
Öffentliche IP-Adressen aus dem NAT-Pool werden bei einer Anfrage nach dem First-Come-First-Serve-Prinzip vergeben
Nur so viele parallele Sitzungen möglich wie öffentliche IP-Adressen verfügbar sind

N:1/M Übersetzung
- Beliebig viele private Adressen zu einer oder mehreren öffentlichen Adressen
Kommunikation eines internen Clients mit einem Webserver:
- Client sendet Paket an Webserver und wählt einen Quell-Port
- Router prüft, ob der Quell-Port schon in Verwendung ist
  - Wenn nicht wir der Port übernommen
  - Wenn bereits in Verwendung wird der nächste verfügbare Port verwendet
- Router setzt interne globale Adresse + Quell-Port
- Webserver antwortet auf diese IP-Adresse und setzt Quell-Port als Ziel-Port
- Router kann das Paket vom Webserver eindeutig dem Client zuordnen.
  - Je nachdem, ob der Router den Port anpassen musste, stellt er den Ausgangs-Port wieder her
  - Zusätzliche Sicherheit: PAT prüft zusätzlich, ob die Daten vom Webserver überhaupt zuvor angefordert wurden
Wenn alle Ports einer IP-Adresse aus dem NAT-Pool ausgeschöpft sind, wird mit der nächsten weiter gemacht, bis keine IP-Adressen und Ports mehr verfügbar sind
Pakete ohne Schicht-4-Segment (Ohne Portnummer) erhalten vom Router eine Abfrage-ID um Anfrage und Antwort zuordnen zu können

Befehl	Verwendung
show ip nat translations verbose	Ausgabe aller konfigurierten / dynamischen Übersetzungen. Ggf. inklusive aktueller Externen Adressen „verbose“ gibt zusätzliche Informationen an (Zeit)
clear ip nat translations	Löschte alle dynamischen Übersetzungseinträge
show ip nat statistics	Zeigt Verwendete Interfaces, aktive Übersetzungen, Konfiguration, Anzahl der Adressen im Pool, Anzahl der zugewiesenen Adressen

WAN: Kommunikationsnetz, dass sich über einen großen geografischen Bereich erstreckt
Notwendig um Remote-LANs mit dem eignen LAN zu vernetzen

Auf Layer 1 (Bitübertragunsschicht / Physical Layer) und 2 (Sicherungsschicht / Datalink Layer)
Layer 1:
- Elektronische, Mechanische Übertragung von Bits
- Provider verwenden meistens Glasfaser für hohe Bandbreite und lange Strecken
  - Protokoll-Standards:
    - SDH: Synchronous Digial Hierachy
    - SONET: Synchronous Optical Networking
    - DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing
Layer 2:
- Definition der Framekapselung
- Protokolle:
  - Breitband (DSL & Kabel)
  - Wireless
  - Ethernet-WAN
  - Multiprotocol Label Switching (MPLS)
  - Point-to-Point Protocol
  - High-Level Data Link Control

Data Terminal Equipment (DTE): Verbindet Teilnehmer-LANs mit dem WAN-Kommunikationsgerät
Data Communications Equipment (DCE) (Datenleitungs-Endgerät): Kommunikation mit dem Provider
Customer Premises Equipment (CPE): Fasst DTEs und DCEs am Firmenstandort zusammen
Point-of-Presence (POP): Punkt, an dem sich Teilnehmer- und Providernetz verbinden
Demarkationspunkt: Offizieller Trennungspunkt zwischen CPE und Geräten vom Provider
Local Loop (letzte Meile): Kupfer/Glasleitung, die CPE mit CO verbindet
Central Office (CO, Zentrale): Einrichtung des Providers, die CPE mit Provider-Netz verbindet
Gebührenpflichtiges Netz: Infrastruktur des Providernetzes
Backhaul Netzwerk: Verbindet mehrere Zugangskonten des Providernetzes
Backbone-Netzwerk: Großes Netzwerk; Hohe Kapazität; Verbindung von Prodivernetzen

Mehrere Spokes verwenden eine Schnittstelle des Hubs
- Durch Subinterfaces oder virtuelle Verbindungen
Spokes können nur über den Hub miteinander kommunizieren
Hub ist Single-Point of Failure