Ορισμένα προβλήματα σύνδεσης δεν προκαλούνται από την εφαρμογή που χρησιμοποιείτε. Προέρχονται από τη διαδρομή δικτύου μεταξύ συσκευών.
Μπορεί να το παρατηρήσετε όταν μια κλήση συνδέεται άμεσα στο σπίτι Wi-Fi αλλά δυσκολεύεται στο ξενοδοχείο Wi-Fi, όταν ένα λόμπι παιχνιδιού λειτουργεί για έναν παίκτη και αποτυγχάνει για έναν άλλο ή όταν ένα εργαλείο απορρήτου συμπεριφέρεται διαφορετικά αφού μεταβείτε από δεδομένα κινητής τηλεφωνίας σε δίκτυο γραφείου. Ένας συνηθισμένος λόγος είναι το NAT: το επίπεδο μετάφρασης διευθύνσεων δικτύου που επιτρέπει σε πολλές συσκευές να μοιράζονται μια δημόσια διεύθυνση Διαδικτύου.
Αυτό το άρθρο εξηγεί τι είναι η διέλευση NAT, γιατί υπάρχει η διάτρηση οπών UDP, πότε γίνονται χρήσιμα τα εναλλακτικά ρελέ και γιατί οι αναγνώστες VPN Satelites πρέπει να αντιμετωπίζουν αυτές τις έννοιες ως πλαίσιο σύνδεσης και όχι ως μαγικές εγγυήσεις.
Τι κάνει το NAT στα καθημερινά δίκτυα
Οι περισσότεροι άνθρωποι χρησιμοποιούν ιδιωτικά δίκτυα χωρίς να τα σκέφτονται. Ο φορητός υπολογιστής, το τηλέφωνο, το tablet και η τηλεόρασή σας μπορεί να βρίσκονται όλα πίσω από έναν δρομολογητή. Μέσα στο σπίτι, κάθε συσκευή έχει τη δική της ιδιωτική διεύθυνση. Στο ευρύτερο διαδίκτυο, συχνά φαίνεται να μοιράζονται μια δημόσια διεύθυνση.
Αυτή η μετάφραση είναι χρήσιμη. Βοηθά τα δίκτυα να διατηρούν τις δημόσιες διευθύνσεις IPv4 και διατηρεί την κανονική δρομολόγηση στο σπίτι διαχειρίσιμη. Αλλά δημιουργεί επίσης ένα πρακτικό πρόβλημα: μια συσκευή εκτός του δικτύου σας συνήθως δεν μπορεί απλώς να ανοίξει μια απευθείας σύνδεση με μια συσκευή εντός του δικτύου σας, εκτός εάν ο δρομολογητής γνωρίζει πού πρέπει να πάει αυτή η εισερχόμενη κίνηση.
Για συνηθισμένη περιήγηση στο web, αυτό είναι συνήθως καλό. Η συσκευή σας ξεκινά τη σύνδεση προς τα έξω, ο δρομολογητής θυμάται τη χαρτογράφηση και οι απαντήσεις επιστρέφουν μέσω αυτής της προσωρινής διαδρομής. Για εφαρμογές που χρειάζονται δύο τελικά σημεία για να επικοινωνούν πιο άμεσα, ειδικά μέσω UDP, η κατάσταση μπορεί να είναι λιγότερο προβλέψιμη.
Αυτή είναι η βασική ρύθμιση για τη διέλευση NAT.
Τι είναι το NAT Traversal;
Η διέλευση NAT είναι ένα γενικό όνομα για τεχνικές που βοηθούν τις εφαρμογές να επικοινωνούν μεταξύ δικτύων όπου το ένα ή και τα δύο τελικά σημεία βρίσκονται πίσω από το NAT.
Σε απλά αγγλικά, η εφαρμογή προσπαθεί να απαντήσει σε μια πρακτική ερώτηση: “Μπορούν αυτές οι δύο συσκευές να βρουν μια διαδρομή εργασίας μεταξύ τους, παρόλο που οι δρομολογητές τους μεταφράζουν διευθύνσεις και φιλτράρουν την εισερχόμενη κίνηση;”
Δεν υπάρχει ενιαία καθολική απάντηση επειδή η συμπεριφορά NAT ποικίλλει. Πρότυπα όπως το IETF RFC 4787 περιγράφουν τη συμπεριφορά NAT για το UDP και εξηγούν γιατί η συνέπεια είναι σημαντική για εφαρμογές σε πραγματικό χρόνο, όπως η επικοινωνία πολυμέσων και τα διαδικτυακά παιχνίδια. Το ίδιο γενικό ζήτημα εμφανίζεται σε πολλές σύγχρονες κατηγορίες εφαρμογών: κλήσεις, εργαλεία συνεργασίας, παιχνίδια, εργαλεία απομακρυσμένης πρόσβασης, συστήματα τύπου peer-to-peer και εφαρμογές τύπου VPN μπορούν όλα να επηρεαστούν από τον τρόπο που τα δίκτυα χειρίζονται την κίνηση.
Για τους αναγνώστες VPN Satelites, η χρήσιμη λύση είναι απλή: εάν μια σύνδεση συμπεριφέρεται διαφορετικά στα δίκτυα, αυτό μπορεί να αντικατοπτρίζει τη συμπεριφορά του δρομολογητή, το NAT κατηγορίας φορέα, την πολιτική τείχους προστασίας, το φιλτράρισμα πακέτων, τη συμφόρηση ή άλλες συνθήκες διαδρομής. Δεν θα πρέπει να διαβάζεται αυτόματα ως απόδειξη ότι μια ρύθμιση εφαρμογής είναι σπασμένη.
Τι είναι το UDP τρύπα;
Το UDP χρησιμοποιείται συχνά από εφαρμογές σε πραγματικό χρόνο, επειδή μπορεί να αποφύγει μέρος της καθυστέρησης και των επιβαρύνσεων που σχετίζονται με την κυκλοφορία προσανατολισμένη στη σύνδεση. Αλλά το UDP δεν δημιουργεί μια μακροχρόνια συνεδρία με τον ίδιο τρόπο που πολλοί άνθρωποι φαντάζονται μια παραδοσιακή σύνδεση.
Το UDP hole punching είναι μια τεχνική διέλευσης NAT όπου δύο τελικά σημεία το καθένα στέλνουν εξερχόμενα πακέτα UDP, ώστε οι συσκευές NAT να δημιουργούν προσωρινές αντιστοιχίσεις. Εάν ο χρονισμός και η συμπεριφορά NAT ταιριάζουν, η κίνηση από την άλλη πλευρά μπορεί να επανέλθει μέσω αυτών των αντιστοιχίσεων.
Η φράση ακούγεται επιθετική, αλλά η ιδέα είναι πιο συνηθισμένη από ό,τι υποδηλώνει το όνομα. Πρόκειται για την εργασία με τους υπάρχοντες κανόνες του δρομολογητή για την εξερχόμενη και την επιστροφή κυκλοφορίας. Η θεμελιώδης έρευνα των Bryan Ford, Pyda Srisuresh και Dan Kegel περιγράφει τη διάτρηση οπών ως πρακτική προσέγγιση που χρησιμοποιείται από εφαρμογές που βασίζονται στο UDP, ενώ τονίζει επίσης έναν βασικό περιορισμό: καμία τεχνική διέλευσης δεν λειτουργεί σε κάθε εγκατάσταση NAT.
Αυτός ο περιορισμός έχει σημασία. Ορισμένα δίκτυα επαναχρησιμοποιούν τις αντιστοιχίσεις με χρήσιμο τρόπο. Άλλοι δημιουργούν αντιστοιχίσεις που συνδέονται πιο στενά με έναν συγκεκριμένο προορισμό. Ορισμένα δίκτυα προσθέτουν συμπεριφορά τείχους προστασίας πάνω από το NAT. Ορισμένα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας και ISP τοποθετούν τους χρήστες πίσω από το NAT κατηγορίας κινητής τηλεφωνίας, όπου ο χρήστης δεν ελέγχει καθόλου το ανώτερο επίπεδο μετάφρασης.
Έτσι, όταν κάποιος ρωτά τι είναι η διάτρηση οπών UDP, η σύντομη απάντηση είναι: είναι ένας τρόπος για τις εφαρμογές να επιχειρούν μια απευθείας διαδρομή UDP μέσω αντιστοιχίσεων που δημιουργήθηκαν από το NAT. Η προσεκτική απάντηση είναι: μπορεί να λειτουργήσει καλά σε πολλά περιβάλλοντα, αλλά δεν αποτελεί εγγύηση.
Γιατί οι άμεσες συνδέσεις μερικές φορές αποτυγχάνουν
Η άμεση σύνδεση μπορεί να αποτύχει για διάφορους συνήθεις λόγους:
- Ο δρομολογητής ενδέχεται να μην επαναχρησιμοποιήσει την ίδια αντιστοίχιση εξωτερικής θύρας όταν μια εφαρμογή έρχεται σε επαφή με διαφορετικούς προορισμούς.
- Το δίκτυο μπορεί να φιλτράρει τα εισερχόμενα πακέτα UDP πιο αυστηρά από ένα άλλο δίκτυο.
- Ένα επίπεδο NAT κατηγορίας φορέα μπορεί να βρίσκεται μεταξύ του χρήστη και του δημόσιου διαδικτύου.
- Ένα δίκτυο χώρου εργασίας, σχολείου, ξενοδοχείου ή χώρων μπορεί να περιορίσει την κυκλοφορία σύμφωνα με τη δική του πολιτική.
- Ένα δίκτυο κινητής τηλεφωνίας μπορεί να αλλάξει διαδρομές καθώς αλλάζει η ποιότητα του σήματος ή η προσάρτηση δικτύου.
- Ένα προϊόν ασφαλείας ή ένα τοπικό τείχος προστασίας μπορεί να εμποδίσει την κυκλοφορία πριν φτάσει στην εφαρμογή.
Καμία από αυτές τις περιπτώσεις δεν σημαίνει ότι οι χρήστες θα πρέπει να προσπαθήσουν να παρακάμψουν κανόνες που δεν ελέγχουν. Το πρακτικό σημείο είναι να κατανοήσουμε ότι η συμπεριφορά σύνδεσης εξαρτάται από περισσότερες από μία προτιμήσεις εφαρμογής. Εάν ένα δίκτυο αποκλείει ή περιορίζει σκόπιμα έναν τύπο κίνησης, το σωστό επόμενο βήμα είναι συνήθως να χρησιμοποιήσετε ένα επιτρεπόμενο δίκτυο, να ελέγξετε τους όρους της υπηρεσίας ή να μιλήσετε με τον διαχειριστή του δικτύου.
Πού ταιριάζουν τα Relay Fallbacks
Όταν η άμεση συνδεσιμότητα είναι αναξιόπιστη, ορισμένα συστήματα χρησιμοποιούν ένα ρελέ: και τα δύο τελικά σημεία συνδέονται προς τα έξω σε έναν ενδιάμεσο διακομιστή και ο διακομιστής διοχετεύει κίνηση μεταξύ τους. Το IETF Το RFC 5766 περιγράφει το TURN, συντομογραφία για διέλευση με χρήση ρελέ γύρω από το NAT, ως πρωτόκολλο για επικοινωνία με υποβοήθηση αναμετάδοσης όταν δεν είναι δυνατή η άμεση επικοινωνία ομοτίμων σε συγκεκριμένες καταστάσεις NAT.
Τα ρελέ επιλύουν ένα διαφορετικό πρόβλημα από την άμεση διέλευση NAT. Ένα ρελέ μπορεί να βελτιώσει την προσβασιμότητα επειδή και οι δύο συσκευές χρειάζονται μόνο πρόσβαση στην υπηρεσία ρελέ. Το συμβιβασμό είναι ότι η κυκλοφορία ακολουθεί μια επιπλέον διαδρομή, η οποία μπορεί να προσθέσει καθυστέρηση, κόστος εύρους ζώνης και λειτουργική πολυπλοκότητα.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πολλά σχέδια συνδεσιμότητας προτιμούν να δοκιμάσουν πρώτα μια άμεση διαδρομή και μετά να επιστρέψουν όταν χρειάζεται. Το IETF Το RFC 8445 περιγράφει το ICE ως μια προσέγγιση διαδρομής προτύπων για τη διέλευση NAT για επικοινωνία που βασίζεται στο UDP που χρησιμοποιεί έννοιες STUN και TURN για να ανακαλύψει και να δοκιμάσει πιθανές διαδρομές. Αυτό δεν σημαίνει ότι κάθε εργαλείο που σχετίζεται με το VPN χρησιμοποιεί ICE, STUN ή TURN. Εμφανίζει απλώς ένα κοινό μοτίβο μηχανικής: δοκιμάστε ποια διαδρομή λειτουργεί και, στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε μια εναλλακτική εάν δεν είναι διαθέσιμη άμεση συνδεσιμότητα.
Για τους αναγνώστες, το σημαντικό μάθημα είναι ο ρεαλιστικός καθορισμός προσδοκιών. Ένα εναλλακτικό ρελέ μπορεί να κάνει μια σύνδεση δυνατή σε περιπτώσεις όπου μια άμεση διαδρομή αποτυγχάνει, αλλά δεν είναι το ίδιο πράγμα με την εξαφάνιση κάθε συνθήκης δικτύου.
Τι σημαίνει αυτό για τους αναγνώστες VPN Satelites
Το περιεχόμενο VPN Satelites συχνά βρίσκεται κοντά σε θέματα όπως το απόρρητο, η συνδεσιμότητα, η δρομολόγηση στο Διαδίκτυο και οι προσδοκίες των χρηστών. Η διέλευση NAT ανήκει στην ίδια εκπαιδευτική γειτονιά επειδή εξηγεί γιατί το δίκτυο γύρω από μια εφαρμογή μπορεί να έχει τόση σημασία με την ίδια την εφαρμογή.
Για αυτό το θέμα, είναι σημαντικό να διατηρείτε τη σύνδεση του προϊόντος σε μέτρια επίπεδα. Αυτό το άρθρο δεν ισχυρίζεται ότι το VPN Satelites χρησιμοποιεί κάποια συγκεκριμένη μέθοδο διέλευσης NAT, αρχιτεκτονική ρελέ, ρύθμιση προώθησης θύρας, επιλογή στατικής IP ή στοίβα πρωτοκόλλου. Η αξία εδώ είναι η πρακτική παιδεία: η κατανόηση των όρων σάς βοηθά να διαβάσετε πιο προσεκτικά τις οδηγίες αντιμετώπισης προβλημάτων και να αξιολογήσετε προβλήματα σύνδεσης χωρίς να περιμένετε ότι καμία εφαρμογή που σχετίζεται με το VPN θα παρακάμψει κάθε κανόνα δικτύου.
Εάν μια σύνδεση είναι ασταθής, μερικοί έλεγχοι χαμηλού κινδύνου μπορούν να σας βοηθήσουν να διαχωρίσετε τη συμπεριφορά εφαρμογής από τη συμπεριφορά δικτύου:
- Δοκιμάστε ένα διαφορετικό επιτρεπόμενο δίκτυο, όπως το οικιακό Wi-Fi έναντι των δεδομένων κινητής τηλεφωνίας και σημειώστε εάν το πρόβλημα ακολουθεί την εφαρμογή ή το δίκτυο.
- Επανεκκινήστε τον τοπικό δρομολογητή εάν τον ελέγχετε και η κανονική συνδεσιμότητα φαίνεται υποβαθμισμένη.
- Ελέγξτε εάν το δίκτυο διαχειρίζεται χώρος εργασίας, σχολείο, ξενοδοχείο, χώρος ή ISP με περιορισμούς κυκλοφορίας.
- Διατηρήστε την εφαρμογή και το λειτουργικό σύστημα ενημερωμένα, καθώς ο χειρισμός σύνδεσης μπορεί να αλλάξει σε διάφορες εκδόσεις.
- Αποφύγετε την αλλαγή των σύνθετων ρυθμίσεων του δρομολογητή ή του τείχους προστασίας, εκτός εάν κατανοείτε τον αντίκτυπο ή έχετε έγκριση από τον διαχειριστή.
Αυτά τα βήματα δεν παρακάμπτουν τους περιορισμούς. Βοηθούν στον εντοπισμό από πού μπορεί να προέρχεται το πρόβλημα σύνδεσης.
Πώς να διαβάσετε προσεκτικά τις αξιώσεις διέλευσης NAT
Όταν βλέπετε ένα προϊόν, ένα πρωτόκολλο ή μια εφαρμογή να μιλά για τη διέλευση NAT, διαβάστε τον ισχυρισμό με ακρίβεια.
Οι χρήσιμες ερωτήσεις περιλαμβάνουν:
- Ο ισχυρισμός αφορά μια γενική τεχνική δικτύωσης ή ένα επιβεβαιωμένο χαρακτηριστικό προϊόντος;
- Εξηγεί ποιες συνθήκες δικτύου υποστηρίζονται και ποιες όχι;
- Αναφέρει εναλλακτική συμπεριφορά χωρίς να υπόσχεται τέλεια προσβασιμότητα;
- Αποφεύγει να προτείνει ότι οι χρήστες μπορούν να αγνοήσουν τους χώρους εργασίας, το σχολείο, τον ISP, την πλατφόρμα ή τους νομικούς περιορισμούς;
- Διαχωρίζει τις αξιώσεις απορρήτου από τις αξιώσεις συνδεσιμότητας;
Αυτό το τελευταίο σημείο είναι εύκολο να το χάσετε. Μια δυνατότητα που βοηθά στη σύνδεση δύο τελικών σημείων δεν αποτελεί αυτόματα εγγύηση απορρήτου. Μια δυνατότητα απορρήτου δεν αποτελεί αυτόματα εγγύηση συνδεσιμότητας. Η καλή τεκμηρίωση θα πρέπει να κρατά αυτές τις ιδέες ξεχωριστές.
Συχνές ερωτήσεις
Είναι η διέλευση NAT ίδια με μια VPN;
Όχι. Η διέλευση NAT είναι ένα σύνολο τεχνικών δικτύωσης για την αντιμετώπιση της μετάφρασης διευθύνσεων και του φιλτραρίσματος μεταξύ τελικών σημείων. Το VPN είναι μια ευρύτερη κατηγορία τεχνολογίας για τη δημιουργία προστατευμένων σηράγγων δικτύου. Ορισμένες εφαρμογές που μοιάζουν με VPN μπορεί να πρέπει να λάβουν υπόψη τη συμπεριφορά NAT, αλλά οι έννοιες δεν είναι οι ίδιες.
Η διάτρηση με τρύπες UDP λειτουργεί πάντα;
Όχι. Η διάτρηση οπών UDP εξαρτάται από τη συμπεριφορά NAT, τους κανόνες φιλτραρίσματος, το χρονισμό και την τοπολογία δικτύου. Οι συζητήσεις για την έρευνα και τα πρότυπα δείχνουν και οι δύο στην ίδια πρακτική πραγματικότητα: η συμπεριφορά του NAT ποικίλλει, επομένως ενδέχεται να χρειαστούν εναλλακτικές διαδρομές.
Τα εναλλακτικά ρελέ είναι καλύτερα από τις άμεσες συνδέσεις;
Είναι διαφορετικοί. Ένα ρελέ μπορεί να βοηθήσει όταν η άμεση επικοινωνία δεν είναι δυνατή, αλλά μπορεί να προσθέσει καθυστέρηση, χρήση εύρους ζώνης και λειτουργικό κόστος. Μια άμεση διαδρομή μπορεί να είναι πιο αποτελεσματική όταν λειτουργεί, αλλά μπορεί να αποτύχει σε πιο αυστηρά δίκτυα.
Αυτό το άρθρο λέει ότι το VPN Satelites χρησιμοποιεί STUN, TURN, ICE, ρελέ ή προώθηση θύρας;
Όχι. Αυτοί οι όροι εξετάζονται ως γενικές έννοιες δικτύωσης και υπόβαθρο προτύπων. Αυτό το άρθρο δεν κάνει καμία αξίωση υλοποίησης για συγκεκριμένο προϊόν σχετικά με το VPN Satelites.
Μπορεί το NAT να παρακάμψει τους κανόνες δικτύου;
Αυτό το άρθρο δεν παρέχει καθοδήγηση παράκαμψης. Η διέλευση NAT μπορεί να βοηθήσει στην εξήγηση της συμπεριφοράς σύνδεσης, αλλά οι χρήστες θα πρέπει να ακολουθούν τους ισχύοντες νόμους, τους όρους υπηρεσίας και τις πολιτικές δικτύου.
Η κατώτατη γραμμή
Η διέλευση NAT έχει σημασία επειδή η διαδρομή στο Διαδίκτυο μεταξύ δύο συσκευών δεν είναι πάντα άμεση ή προβλέψιμη. Η διάτρηση οπών UDP μπορεί να βοηθήσει ορισμένες εφαρμογές να δημιουργήσουν άμεση επικοινωνία μέσω του NAT, ενώ τα εναλλακτικά ρελέ μπορούν να βοηθήσουν όταν αποτυγχάνουν οι άμεσες διαδρομές. Και οι δύο ιδέες είναι χρήσιμες, αλλά καμία δεν είναι καθολική λύση.
Για τους αναγνώστες του VPN Satelites, το πιο πρακτικό μάθημα είναι να θέτουν ρεαλιστικές προσδοκίες. Η αξιοπιστία της σύνδεσης εξαρτάται από την εφαρμογή, τη συσκευή, το τοπικό δίκτυο, τις πολιτικές δικτύου upstream και την ευρύτερη διαδρομή μεταξύ των τελικών σημείων. Η κατανόηση αυτών των επιπέδων καθιστά την αντιμετώπιση προβλημάτων πιο ήρεμη και τις αξιώσεις προϊόντων πιο ευανάγνωστες.