Cisco NAT/PATのアドレスの意味

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CiscoのNAT/PATは難しい・・・

CiscoルータでNAT/PATの設定をしようとすると難しく感じるでしょう。Cisco独特のNATのアドレス用語があるからです。CiscoルータでNATの設定を行う場合、4つのアドレスの意味を知っておくことが重要です。まず「内部ネットワーク」「外部ネットワーク」があり、そして「ローカル」「グローバル」「内部」「外部」を組み合わせて、次のようなアドレスがあります。

内部ローカルアドレス
外部ローカルアドレス
内部グローバルアドレス
外部グローバルアドレス

これらのアドレスの意味を理解するうえで、「通信は双方向である」ということが重要なポイントです。これらのアドレスの意味がわかれば、CiscoのNAT/PATの設定も難しくはありません！

NATのアドレスの意味

まず、NATを行うルータを基準にして「内部ネットワーク」「外部ネットワーク」となるインタフェースを決めます。NATのアドレス変換のほとんどは、プライベートアドレスとグローバルアドレスの変換で、内部ネットワークはほとんどの場合、プライベートアドレスを設定しているインタフェースです。そして、外部ネットワークはインターネット側のグローバルアドレスを設定しているインタフェースです。

内部ネットワークと外部ネットワークを決めると、「ローカル」と「グローバル」が決まってきます。内部ネットワークから外部ネットワークへの行きのフローに関するアドレスが「ローカル」とつくアドレスです。そして、その戻りとなる外部ネットワークから内部ネットワークへのフローに関するアドレスが「グローバル」とつくアドレスです。

ルータは内部ネットワークと外部ネットワーク間で行きと戻りの双方向のフローの通信ができるようにアドレス変換を行います。具体的には、内部ローカルアドレスと内部グローバルアドレスの変換を行います。

行きのフロー(内部ネットワークから外部ネットワーク):「ローカル」
宛先IPアドレス	外部ローカルアドレス
送信元IPアドレス	内部ローカルアドレス

戻りのフロー(外部ネットワークから内部ネットワーク):「グローバル」
宛先IPアドレス	内部グローバルアドレス
送信元IPアドレス	外部グローバルアドレス

Cisco NATアドレス外部ローカル/内部ローカル/内部グローバル/外部グローバル

NATのアドレスの例

「図 NATの動作」のネットワーク構成で、どのようにアドレス変換されるかについてあらためて考えます。

内部ネットワーク(プライベートアドレス)のPC1から、外部ネットワーク(インターネット)のSRV1へ通信するとき、PC1からSRV1へ何らかのリクエスト(行きのフロー)が発生します。このフローのIPアドレスは、次の通りです。内部ネットワークから外部ネットワークなので、「ローカル」とつきます。

行きのフロー(ローカル) PC1からSRV1へのリクエスト
宛先IPアドレス:G2 (外部ローカル)
送信元IPアドレス:P1(内部ローカル)

このまま外部ネットワークへ転送すると、その戻りのパケットは破棄されてしまいます。行きのフローの送信元IPアドレスが戻りのフローの宛先IPアドレスになりますが、プライベートアドレスのままだとインターネット上のルータは破棄します。そこで、戻りのフローが戻ってこられるように、送信元IPアドレスをG1へ変換します。そうすれば、戻りのフローの宛先がグローバルアドレスとなり、戻りのフローは破棄されません。G1は内部グローバルアドレスです。つまり、行きのフローの送信元IPアドレスを内部ローカルアドレスから内部グローバルアドレスへ変換します。NATテーブルには、「内部ローカルアドレス」「外部ローカルアドレス」「内部グローバルアドレス」「外部グローバルアドレス」の対応を保持します。

そして、SRV1からPC1へのリプライ(戻りのフロー)が発生します。戻りのフローのIPアドレスは、次の通りです。外部ネットワークから内部ネットワークなので、「グローバル」とつきます。

戻りのフロー(グローバル) SRV1からPC1へのリプライ
宛先IPアドレス:G1 (内部グローバル)
送信元IPアドレス:G2(外部グローバル)

行きのフローで送信元IPアドレスが内部グローバルアドレスG1となっているので、アドレス変換したルータまで戻ってきます。戻りのフローの宛先IPアドレスは内部グローバルアドレスG1になり、インターネット上でもルーティング可能です。

戻りのフローがルータまで戻ってきたら、ルータはNATテーブルに保持しているアドレスの対応に基づいて、宛先IPアドレスを内部グローバルアドレスG1からもとの内部ローカルアドレスP1へ変換して、PC1へと転送します。