NATとは – IPアドレスを変換する概要と基本動作 | IT情報サイト ”ITアベイラボ”

NATとは、ネットワークの経路上でIPアドレスを指定されたIPアドレスへ変換する機能です。NAT が必要になるパターンはいくつかありますが、IP アドレスを変換したい場合に使用されます。送信元のIPアドレスまたは宛先のIPアドレスどちらも変換可能です。少々複雑ですが知っておくと便利な機能です。

NAT（Network Address Translation）の概要と基本動作
NAPTとポートフォワーディング
1. NAPT（Network Address Port Translation）
2. ポートフォワーディング
参考リンク

NAT（Network Address Translation）の概要と基本動作

NATの概要

NATとはネットワークの通信経路の途中で送信元または宛先のIPアドレスを別のIPアドレスへ変換する機能です。主にネットワークの境界線にあるルーターやファイアウォールなどでNAT機能を利用することができます。

このアドレス変換は本来の IP アドレスを隠し装うことになるためネットワーク管理者が設定する際には慎重に利用して管理する必要があります。

NATの基本動作

基本の動作としてはたとえば以下の図のようにNATを使用すると、特定の送信元の IP アドレスを指定の IP アドレスへ １対１で変換することができます。このように送信元 IP アドレスを変換した場合、サーバーから見ると同じネットワーク内にいる相手との通信にも見せかけることができます。

NAT ルーターによる IPアドレスを変換する基本動作図 — NAT ルーターによる送信元IPアドレスを変換する基本動作図

宛先 IP アドレスを変換することもできます。たとえば、何らかの事情でサーバーの IP アドレスが一時的に変わるような場合にも端末側の設定を変えずに、ルーターへの NAT 設定だけで使うことが可能になります。

NATテーブル

NAT 機能をもつルーターなどの機器は、NAT機能によりIP アドレスを変換した場合にきちんと管理しておかなければ戻りのパケットをどこに送り戻せばよいかわからなくなります。一度変換した内容は NAT テーブルというところで変換したIPアドレスは記録され、戻りのパケットが届いたときにはNAT テーブルに記録した逆の変換処理をして変換前の正しいIPアドレスを持つ送信元へ送れるようになっています。

NAPTとポートフォワーディング

NAPT（Network Address Port Translation）

LANからインターネットへ出て通信するためには IP アドレスはグローバル IP アドレスへ変換される必要があります。

一般的にグローバル IP アドレスはプロバイダーから割り当てられたものを使用します。社内や家庭の内部ネットワークとインターネットの境界にあるルーターは、プロバイダーから割り当てられたグローバル IP アドレスを持っています。

しかし、プロバイダから割り当てられるグローバル IP アドレスは少なく通常は１つしかありません。NAT を使う場合、ある内部の IP アドレスを１つしかないグローバル IP アドレスに割り当ててしまうと、インターネットを使える端末機器はその１台だけになってしまいます。

その問題を解決するために、NAPT という機能を使うことで少ないグローバル IP アドレスを効率よく複数の端末が共有できるようになります。仕組みとしては、１つのグローバル IP アドレスのポート番号を接続ごとに割り当てることで、ポート番号の数だけグローバル IP アドレスを共有してインターネットが利用できるようになります。