2025/06/18 05:40 Grokking NAT and packet mangling in Linux
やあ、ロボ子！今日はNAT（Network Address Translation）について話すのじゃ。
NATですか、博士。IPv4アドレスの枯渇を緩和するために生まれた技術ですよね。
そうそう！IPv4アドレスは32ビットで約43億個しかないからの。データセンターとか企業だと、すぐ足りなくなっちゃうのじゃ。
IPv6があるのに、なぜNATがこんなに普及しているんでしょう？
IPv6はアドレス空間はほぼ無限だけど、ISPとかハードウェア、ソフトウェアの対応が大変なのじゃ。移行に手間がかかるからの。
なるほど。NATは、ルーターがプライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスを変換する技術ですよね。
その通り！ルーターがIPアドレスとポートのマッピングテーブルを持っていて、パケットヘッダーを書き換えて転送するのじゃ。
NATは1994年にRFC 1631で提案されたんですね。一時的な解決策だったのに、こんなに長く使われるとは。
そうなんじゃ。Basic NAT、PAT、Full Cone NAT、Restricted Cone NAT、Port Restricted Cone NAT、Symmetric NAT… いろいろ種類があるのじゃ。
PAT (Port Address Translation) は、複数のデバイスが単一のパブリックIPアドレスを共有するんですよね。
そう！ポート番号を変えることで、それを実現しているのじゃ。Symmetric NATは一番制限が厳しくて、WebRTCでTURNサーバーが必要になることもあるのじゃ。
OpenWrtなどのルーターOSでは、`nftables`モジュールを使ってNATを実装しているんですね。
`nf_nat_mangle_udp_packet`とか`nf_nat_mangle_tcp_packet`関数でパケットを操作するのじゃ。チェックサムの再計算も忘れずに！
DockerもNATを利用しているんですね。`docker run -p 8080:80 nginx`コマンドは、`iptables`ルールを使ってホストのポートをコンテナに転送するんですね。
そう！でもNATには制限もあるのじゃ。エンドツーエンドの接続を阻害したり、暗号化を難しくしたり、ピアツーピアアプリケーションを複雑にしたり…。
IPv6が普及すれば、これらの問題も解決されるんでしょうね。
そうなるはずなのじゃ！でも、まだ時間がかかりそうじゃな。IPv6頑張って！
NATはアドレスを変換するときにパケットヘッダーを変更するので、暗号化を困難にするんですね。セキュリティエンジニアとしては、ちょっと困ります。
まあ、NATはアドレス不足をしのぐための、いわば「間に合わせ」の技術だったからの。そろそろ卒業したいところじゃな。
そうですね。博士、今日はNATについて色々と教えていただき、ありがとうございました。
どういたしまして。最後に一つ、NATって「何とかしてアドレスを節約する」技術じゃけど、まるで私がおやつを隠して食べるみたいじゃな！
⚠️この記事は生成AIによるコンテンツを含み、ハルシネーションの可能性があります。