غواصی عمیق در CGNAT – Routerfreak

آدرس دهی IPv4 ، اساس اینترنت مدتهاست که به محدودیت های خود رسیده است – هیچ آدرس مقرون به صرفه تری وجود ندارد. ثبت های منطقه ای خسته شده و شرکت های جدید یا ارائه دهندگان خدمات مجبور به جستجوی گزینه های دیگر هستند. این کمبود بر ارائه دهندگان خدمات جدید و موجود که نیاز به گسترش شبکه های خود دارند ، تأثیر می گذارد.

تکنیک هایی مانند به اشتراک گذاری آدرس ها ، احیای استخرهای بلااستفاده و طعم های مختلف آدرس های شبکه (NAT) با موفقیت برای افزایش عمر IPv4 اعمال می شود و در حالی که کمبود ادامه دارد ، در بین مؤثرترین ابزارهای موجود باقی می مانند.

در عین حال ، IPv6 برای حل این مشکل طراحی شده است ، اما انتقال جهانی تدریجی است: همه برنامه ها ، دستگاه ها و شبکه ها آن را کاملاً نگه می دارند. در عمل ، این دنیایی را با یک موضع مضاعف ایجاد می کند ، جایی که IPv4 همچنان ضروری است. در نتیجه ، اپراتورها ، مشاغل و ارائه دهندگان خدمات همچنان در حالی که برای پذیرش احتمالی IPv6 آماده می شوند ، به استفاده کارآمد از منابع IPv4 متکی هستند.

CGNAT (همچنین به عنوان یک NAT در مقیاس بزرگ برای افراد غیر حامل شناخته می شود) یک روتر تخصصی است که از طریق یک آدرس در مقیاس بزرگ و ترجمه یک بندر ، فرسودگی آدرس را کاهش می دهد. این فناوری با تغییر اطلاعات آدرس شبکه در عناوین بسته در هنگام ارسال توسط سوئیچ یا روتر ، فضای آدرس خصوصی را در فضای عمومی برای آدرس های IP و برعکس بازگرداند.

با این ترجمه ، هر یک از کاربران سازمان فضای متفاوتی را برای آدرس های IP در اینترنت عمومی نسبت به آنچه در شبکه خصوصی خود استفاده می کنند ، دریافت می کنند. NAT تعداد پورتین لایه حمل و نقل را تغییر می دهد تا بسیاری از آدرس های خصوصی بتوانند بدون تأثیرگذاری بر تجربه آنها در اینترنت ، در فضاهای IP عمومی نقشه برداری شوند. CGNAT می تواند ده ها یا حتی صدها کاربر را در یک آدرس IPv4 ترسیم کند.

موارد اصلی استفاده:

• اپراتورهای مخابراتی -صران خطوط موبایل و ثابت که باید همزمان با میلیون ها مشترک ارتباط برقرار کنند
• مشاغل بزرگ – شرکت هایی که نیاز به دسترسی به اینترنت برای هزاران دانشگاه و شعبه دارند
• مراکز داده ابری – زیرساخت های خدمات هجوم ضمن حفظ منابع IPv4 و حفظ انعطاف پذیری
• شرکت های وب سیستم عامل های خط ، تأمین کنندگان جریان ، تجارت الکترونیکی و شبکه های اجتماعی با پایگاه های بزرگ کاربر که نیاز به مدیریت مؤثر آدرس IP دارند

در تمام این محیط ها ، CGNAT به گسترش ارزش منابع IPv4 کمک می کند ، ضمن اینکه اطمینان حاصل می شود که این سرویس ها در دسترس هستند و برای کاربران نهایی انجام می شود.

در بسیاری از موارد ، CGNAT در شبکه های اپراتورها در یک بستر باند پهن دسترسی از راه دور (BRAS) ادغام می شود. شرکت های کوچک نیز گاهی اوقات آن را بر روی روترهای هدف عمومی یا فایروال مستقر می کنند.

با این حال ، بهترین روش این است که اغلب آن را به عنوان یک سرور خاص مستقل یا به عنوان یک دستگاه فیزیکی یا به عنوان یک عملکرد مجازی مستقر کنید.

دلیل این امر این است که CGNAT یک مؤلفه دولتی است که نیاز به ذخیره میلیون ها جلسه دارد ، و این باعث می شود آن را به یک منبع تبدیل کند. دستگاه های ثروتمند به پردازنده ها و حافظه قابل توجهی احتیاج دارند و پهنای باند آنها به طور کلی کوچکتر از بدون شهروندی است. هنگامی که CGNAT در روترهای هدف عمومی فعال می شود (به عنوان مثال Mikrotik) ، مشکلات مربوط به مقیاس و در دسترس بودن عملکرد اغلب رخ می دهد.

به همین دلایل ، شرکت ها معمولاً CGNAT را به دستگاه خود یا راه حل مجازی تقسیم می کنند و عملکرد بهتر ، مقیاس و دوام را تضمین می کنند.

CGNAT چیزی بیش از NAT در مقیاس بزرگتر است. تیم های شبکه برای زنده ماندن به ویژگی های پیشرفته متکی هستند:

• ثبت: ضبط کنید که مشترک از کدام IP و درگاه خارجی استفاده می کند. این اطلاعات برای انطباق با تنظیم کننده های نظارتی بسیار مهم است و همچنین می تواند به عیب یابی و تحقیقات امنیتی کمک کند.
• توزیع بلوک بندر (PBA): توزیع بلوک درگاه های مشترک برای کارآیی. این امر زمینه های زیر را در جداول حالت کاهش می دهد و به حفظ رفتار قابل پیش بینی در بارهای سنگین کمک می کند.
• تعیین شده NAT: نقشه برداری قابل پیش بینی آدرس ها و بنادر ، ساده سازی تجزیه و تحلیل ترافیک. همچنین سیستم های رهگیری و نظارت قانونی را برای ردیابی فعالیت مشترکین تسهیل می کند.
• صرف نظر از نقطه پایان نقشه برداری (EIM) / صرف نظر از تصفیه نقطه پایان (EIF): مکانیسم های تضمین کننده برنامه ها برای کار درست در پشت NAT. این ویژگی ها باعث بهبود سازگاری برنامه های کاربردی برای شریک زندگی ، VoIP و بازی هایی که به مدیریت متوالی نقطه پایان بستگی دارد ، بهبود می یابد.
• استثنائات انعطاف پذیر: امکان حذف IP IP واقعی (به عنوان مثال مشتریان VIP یا خدمات کلیدی). این می تواند برای ارائه اتصال مستقیم برای مشتریان حساس به تأخیر یا با ارزش بالا استفاده شود.
• مو / لانه بازپرداخت: به دستگاه های پشت همان NAT اجازه دهید تا با استفاده از آدرس عمومی به یکدیگر متصل شوند. این امر به ویژه برای خدمات داخلی یا ابزارهای همکاری که باید از طریق سوابق عمومی DNS مجاز باشد ، مفید است.
• آگاهی از برنامه: تعمیر و نگهداری پروتکل که اطلاعات IP/Port (مانند SIP یا FTP) را برای اطمینان از سازگاری تعبیه کرده است. بدون این ، چنین پروتکل هایی هنگام ترجمه توسط NAT می توانند شکسته شوند.
• حالت های در دسترس بودن بالا: کوتاه کردن و هماهنگ سازی شرایط بین دستگاه ها برای جلوگیری از کاهش جلسه در هنگام امتناع. این امر برای حفظ تجربه کاربر بدون دردسر در هنگام نگهداری یا خرابی سخت افزار بسیار حیاتی است.
• توابع انتقالی IPv6: پشتیبانی NAT64 ، که IPv6 IPv4 را ترجمه می کند و برعکس ، به مشتریان IPv6 اجازه می دهد تا با خدمات IPv4 ارتباط برقرار کنند. این یک فناوری مهم پل است که به ارائه دهندگان خدمات کمک می کند تا به تدریج به سمت IPv6 حرکت کنند ، هنوز هم به کاربران و برنامه های وابسته به IPv4 خدمت می کنند.

بسته به طراحی و الزامات شبکه ، روش های مختلفی برای اجرای CGNAT وجود دارد.

سخت افزار cgnat به عنوان دستگاه های هدفمند با ظرفیت و ظرفیت ثابت تهیه می شود. این راه حل ها اغلب برای ادغام و ارائه عملکرد قابل پیش بینی آسان تر هستند ، اما با مقیاس محدود می توانند گران و جامد باشند.

cgnat فلز برهنه این یک میانه بین سخت افزار و رویکردهای مجازی است. این ماده به طور مستقیم در سرورهای معماری ویژه اینتل بدون داشتن بیش از حد ، قرار دارد که مجازی سازی سربار و حداکثر حداکثر عملکرد را از بین می برد. این امر باعث می شود تا اپراتورهایی که به پهنای باند بالا با قیمت پایین تر نیاز دارند ، جذاب باشد ، اما با سازش همراه است: اجرای فلزات لخت برای مدیریت در مقیاس دشوارتر است و همان انعطاف پذیری را با راه حل های مجازی فراهم نمی کند.

cgnat مجازی مبتنی بر نرم افزار است ، بر روی سرورهای معماری استاندارد اینتل ، گاهی در محیط های مجازی مانند OpenStack کار می کند. اجرای فلزی مجازی و لخت اجازه می دهد تا مقیاس بندی انعطاف پذیر سخت افزار کالا باشد و راه حل های مجازی به لطف سودآوری آن ، محبوبیت خاصی دارند. آنها به شرکتها انعطاف پذیری گسترش ظرفیت خود را در صورت لزوم می دهند.

CNGAT کانتینر شده به عنوان ظروف برای قرار دادن Kubernetes یا سایر سیستم عامل های ارکستراسیون بسته بندی شده است. این رویکرد با اولین استراتژی های اتوماسیون و معماری های نوع در ابر مطابقت دارد ، اما فقط برای اجرای کوچک مناسب است. برای اپراتورهای بزرگ ارتباطات از راه دور ، معمولاً یک گزینه عملی نیست ، زیرا CGNAT یک برنامه کاربردی است که به عملکردی در مقیاس بالا قابل پیش بینی نیاز دارد.

در عمل ، الگوی مناسب اجرای بستگی به نوع سازمان و اهداف آن دارد: سخت افزار هنوز هم در بعضی موارد معقول است که مجازی ها به یک انتخاب اصلی برای انعطاف پذیری و کارآیی هزینه ها تبدیل می شوند و ظروف کاملاً برای بستگان کوچکتر یا ابر کار می کنند. هر کدام جای خود را دارند ، اما CGNAT مجازی دائماً به عنوان گزینه ای ظاهر می شود که بسیاری از تأمین کنندگان تا به امروز خم می شوند.

CGNAT یکی از مؤثرترین راه های مقابله با کمبود مداوم آدرس های IPv4 است. با اجازه دادن به بسیاری از کاربران برای به اشتراک گذاشتن مجموعه محدود از IP های عمومی ، به اپراتورها ، مشاغل و شرکت های وب کمک می کند تا مقیاس را حفظ کنند. با نگاه به جلو ، هدف بلند مدت یک انتقال کامل به IPv6 است. با این حال ، با توجه به سرعت آهسته این تغییر ، CGNAT برای سالهای آینده بخشی اساسی از طراحی شبکه خواهد بود. این امر به عنوان یک پل قابل اعتماد ادامه خواهد داد ، اطمینان حاصل می شود که خدمات در دسترس باقی می مانند و شبکه ها می توانند تا زمانی که IPv6 به صورت جهانی مستقر شوند ، یکپارچه شوند.