Carrier-Grade Network Address Translation (CGNAT), auch bekannt als Large Scale NAT (LSN), ist eine Technologie zur Bewältigung des wachsenden Bedarfs an IPv4-Adressen in großen Internet Service Provider (ISP)-Netzwerken. CGNAT ermöglicht es, mehrere Kunden hinter einer gemeinsamen öffentlichen IPv4-Adresse zu verbergen, indem es private IPv4-Adressen in öffentliche IPv4-Adressen umsetzt. Dieser Artikel gibt einen Überblick über CGNAT, seine Funktionsweise, Vorteile und Herausforderungen.

Hintergrund und Notwendigkeit #

Die Notwendigkeit von CGNAT ergibt sich aus dem begrenzten Vorrat an verfügbaren öffentlichen IPv4-Adressen. Mit der steigenden Anzahl von internetfähigen Geräten und der Ausdehnung des Internets wurde der verfügbare IPv4-Adressraum schnell erschöpft. Dies führte dazu, dass ISPs ihre IPv4-Adressen effizienter nutzen mussten. CGNAT ermöglicht es, Tausende von Kunden hinter einer einzigen öffentlichen IPv4-Adresse zu verbergen und somit die Knappheit der verfügbaren Adressen zu mildern.

Funktionsweise von CGNAT #

CGNAT funktioniert ähnlich wie herkömmliches Network Address Translation (NAT), jedoch auf einer viel größeren und skalierbareren Ebene. Die Grundprinzipien sind wie folgt:

1. Private IP-Adressen: Kunden in einem ISP-Netzwerk erhalten private IPv4-Adressen, die nicht direkt im öffentlichen Internet geroutet werden können.
2. Mapping-Tabellen: Der CGNAT-Router erstellt eine Mapping-Tabelle, die die Zuordnung von privaten zu öffentlichen IP-Adressen verfolgt. Diese Tabelle enthält Einträge für jede aktive Verbindung.
3. Port-Übersetzung: Eine der Haupttechniken von CGNAT besteht darin, Port-Übersetzungen durchzuführen. Dies bedeutet, dass mehrere private IP-Adressen denselben öffentlichen IP-Adress- und Portbereich gemeinsam nutzen können.
4. Paketweiterleitung: Wenn Datenpakete von einem Kunden zur öffentlichen IPv4-Adresse und Portnummer gelangen, führt der CGNAT-Router die entsprechenden Übersetzungen durch und leitet das Paket an den richtigen Kunden weiter.

Vorteile von CGNAT #

1. IPv4-Ressourcenoptimierung: CGNAT ermöglicht es ISPs, ihre begrenzten IPv4-Adressen effizienter zu nutzen, da sie mehrere Kunden hinter einer öffentlichen Adresse verbergen können.
2. Kostenreduktion: Die Verlängerung der Lebensdauer von IPv4-Adressen durch CGNAT kann den Bedarf an einer Umstellung auf IPv6 und die damit verbundenen Kosten verzögern.
3. Sicherheit: CGNAT kann eine gewisse Sicherheit bieten, da es Kunden hinter einem gemeinsamen öffentlichen Portbereich verbergt, was potenzielle Angriffe erschwert.

Herausforderungen und Bedenken #

1. Einschränkungen für Peer-to-Peer-Anwendungen: CGNAT kann Peer-to-Peer-Anwendungen beeinträchtigen, da es die direkte Erreichbarkeit von Endgeräten erschwert.
2. Erschwerter IPv6-Übergang: Die langfristige Lösung für die Knappheit von IPv4-Adressen ist die Umstellung auf IPv6. CGNAT kann den Druck auf den Übergang zu IPv6 verringern, was langfristig erforderlich ist.
3. Probleme mit einigen Anwendungen: Einige Anwendungen, die auf festen IP-Adressen oder spezifischen Ports angewiesen sind, können durch CGNAT beeinträchtigt werden.