De ce este importantă traversarea NAT când rețelele fac conexiunile directe dificile

Unele probleme de conexiune nu sunt cauzate de aplicația pe care o utilizați. Acestea provin din calea de rețea dintre dispozitive.

S-ar putea să observați acest lucru atunci când un apel se conectează instantaneu pe acasă Wi-Fi, dar se luptă la hotel Wi-Fi, când un hol de joc funcționează pentru un jucător și eșuează pentru altul sau când un instrument de confidențialitate se comportă diferit după ce treceți de la datele mobile la o rețea de birou. Un motiv comun este NAT: stratul de traducere a adresei de rețea care permite multor dispozitive să partajeze o singură adresă publică de internet.

Acest articol explică ce este traversarea NAT, de ce există perforarea UDP, când fallback-urile releului devin utile și de ce cititorii VPN Satelites ar trebui să trateze aceste concepte ca context de conectare mai degrabă decât ca garanții magice.

Ce face NAT în rețelele de zi cu zi

Majoritatea oamenilor folosesc rețelele private fără să se gândească la ele. Laptopul, telefonul, tableta și televizorul dvs. pot sta toate în spatele unui singur router. În interiorul casei, fiecare dispozitiv are propria sa adresă privată. Pentru internetul mai larg, adesea par să partajeze o singură adresă publică.

Acea traducere este utilă. Ajută rețelele să păstreze adresele publice IPv4 și menține rutarea normală de acasă gestionabilă. Dar creează, de asemenea, o problemă practică: un dispozitiv din afara rețelei dvs., de obicei, nu poate deschide o conexiune directă la un dispozitiv din interiorul rețelei dvs. decât dacă routerul știe unde ar trebui să meargă acel trafic de intrare.

Pentru navigarea pe web obișnuită, de obicei este bine. Dispozitivul dvs. pornește conexiunea spre exterior, routerul își amintește maparea și răspunsurile revin pe acea cale temporară. Pentru aplicațiile care au nevoie de două puncte finale pentru a comunica mai direct, în special prin UDP, situația poate fi mai puțin previzibilă.

Aceasta este setarea de bază pentru traversarea NAT.

Ce este NAT Traversal?

NAT traversal este un nume general pentru tehnicile care ajută aplicațiile să comunice între rețele în care unul sau ambele puncte terminale se află în spatele NAT.

Într-o engleză simplă, aplicația încearcă să răspundă la o întrebare practică: „Pot aceste două dispozitive să găsească o cale de lucru unul către celălalt, chiar dacă routerele lor traduc adrese și filtrează traficul de intrare?”

Nu există un răspuns universal unic, deoarece comportamentul NAT variază. Standarde precum IETF RFC 4787 descriu comportamentul NAT pentru UDP și explică de ce consecvența contează pentru aplicațiile în timp real, cum ar fi comunicarea multimedia și jocurile online. Aceeași problemă generală apare în multe categorii de aplicații moderne: apelurile, instrumentele de colaborare, jocurile, instrumentele de acces la distanță, sistemele de tip peer-to-peer și aplicațiile asemănătoare VPN pot fi toate afectate de modul în care rețelele gestionează traficul.

Pentru cititorii VPN Satelites, concluzia utilă este simplă: dacă o conexiune se comportă diferit în rețele, aceasta poate reflecta comportamentul routerului, NAT de calitate operator, politica de firewall, filtrarea pachetelor, congestie sau alte condiții de cale. Nu ar trebui să fie citit automat ca dovadă că o setare a aplicației este întreruptă.

Ce este perforarea găurilor UDP?

UDP este adesea folosit de aplicațiile în timp real, deoarece poate evita o parte din întârzierea și supraîncărcarea asociate cu traficul orientat spre conexiune. Dar UDP nu creează o sesiune de lungă durată în același mod în care mulți oameni își imaginează o conexiune tradițională.

UDP perforarea este o tehnică de traversare NAT în care două puncte finale trimit fiecare pachete UDP de ieșire, astfel încât dispozitivele lor NAT să creeze mapări temporare. Dacă sincronizarea și comportamentul NAT se aliniază, traficul din cealaltă parte poate reveni prin acele mapări.

Expresia sună agresivă, dar conceptul este mai obișnuit decât sugerează numele. Este vorba despre lucrul cu regulile existente ale routerului pentru traficul de ieșire și retur. Cercetarea fundamentală de la Bryan Ford, Pyda Srisuresh și Dan Kegel descrie perforarea ca o abordare practică utilizată de aplicațiile bazate pe UDP, subliniind în același timp o limitare cheie: nicio tehnică de traversare nu funcționează în fiecare configurație NAT.

Limitarea asta contează. Unele rețele reutilizează mapările într-un mod util. Alții creează mapări care sunt legate mai strâns de o anumită destinație. Unele rețele adaugă comportament de firewall peste NAT. Unele rețele mobile și ISP plasează utilizatorii în spatele NAT de calitate operator, unde utilizatorul nu controlează deloc nivelul de traducere din amonte.

Deci, când cineva întreabă ce este perforarea UDP, răspunsul scurt este: este o modalitate prin care aplicațiile pot încerca o cale directă UDP prin mapările create de NAT. Răspunsul atent este: poate funcționa bine în multe medii, dar nu este o garanție.

De ce conexiunile directe eșuează uneori

Conectivitatea directă poate eșua din mai multe motive obișnuite:

• Este posibil ca routerul să nu refolosească aceeași mapare a porturilor externe atunci când o aplicație contactează diferite destinații.
• Rețeaua poate filtra pachetele UDP primite mai strict decât altă rețea.
• Un strat NAT de calitate operator poate sta între utilizator și internetul public.
• Un loc de muncă, o școală, un hotel sau o rețea de locații poate restricționa traficul conform propriei sale politici.
• O rețea mobilă poate schimba căile pe măsură ce calitatea semnalului sau atașamentul la rețea se modifică.
• Un produs de securitate sau un firewall local pot bloca traficul înainte de a ajunge în aplicație.

Niciunul dintre aceste cazuri nu înseamnă că utilizatorii ar trebui să încerce să ocolească regulile pe care nu le controlează. Punctul practic este de a înțelege că comportamentul conexiunii depinde de mai mult decât o singură preferință de aplicație. Dacă o rețea blochează sau limitează în mod intenționat un tip de trafic, următorul pas corect este de obicei să utilizați o rețea permisă, să verificați termenii serviciului sau să discutați cu administratorul de rețea.

Unde se potrivesc releele de rezervă

Când conectivitatea directă nu este de încredere, unele sisteme folosesc un releu: ambele puncte finale se conectează la un server intermediar, iar serverul trece traficul între ele. IETF RFC 5766 descrie TURN, prescurtare pentru traversare folosind relee în jurul NAT, ca un protocol pentru comunicarea asistată de relee atunci când comunicarea directă între egali nu este posibilă în anumite situații NAT.

Releele rezolvă o problemă diferită de traversarea directă NAT. Un releu poate îmbunătăți accesibilitatea, deoarece ambele dispozitive trebuie să ajungă doar la serviciul de releu. Compensația este că traficul ia o cale suplimentară, care poate adăuga latență, costul lățimii de bandă și complexitate operațională.

Acesta este motivul pentru care multe modele de conectivitate preferă să încerce mai întâi o cale directă, apoi să se retragă atunci când este necesar. IETF RFC 8445 descrie ICE ca o abordare standard pentru traversarea NAT pentru comunicarea bazată pe UDP care utilizează conceptele STUN și TURN pentru a descoperi și testa posibile căi. Asta nu înseamnă că fiecare instrument legat de VPN utilizează ICE, STUN sau TURN. Arată pur și simplu un model de inginerie comun: testați calea care funcționează, apoi utilizați o alternativă dacă conectivitatea directă nu este disponibilă.

Pentru cititori, lecția importantă este stabilirea realistă a așteptărilor. O alternativă a releului poate face posibilă o conexiune în situațiile în care o rută directă eșuează, dar nu este același lucru cu a face să dispară fiecare condiție de rețea.

Ce înseamnă asta pentru cititorii VPN Satelites

Conținutul VPN Satelites se află adesea lângă subiecte precum confidențialitatea, conectivitate, rutarea internetului și așteptările utilizatorilor. NAT parcurgerea aparține aceluiași cartier educațional, deoarece explică de ce rețeaua din jurul unei aplicații poate conta la fel de mult ca aplicația în sine.

Pentru acest subiect, este important să păstrați conexiunea la produs modestă. Acest articol nu susține că VPN Satelites utilizează vreo metodă specifică de traversare a NAT, arhitectură releu, configurație de redirecționare a portului, opțiune IP statică sau stivă de protocol. Valoarea aici este alfabetizarea practică: înțelegerea termenilor vă ajută să citiți cu mai multă atenție îndrumările de depanare și să evaluați problemele de conexiune fără a vă aștepta ca vreo aplicație legată de VPN să depășească orice regulă de rețea.

Dacă o conexiune este instabilă, câteva verificări cu risc scăzut vă pot ajuta să separați comportamentul aplicației de cel al rețelei:

• Încercați o altă rețea permisă, cum ar fi Wi-Fi de acasă, comparativ cu datele mobile, și observați dacă problema vine de la aplicație sau de rețea.
• Reporniți routerul local dacă îl controlați și conectivitatea normală pare degradată.
• Verificați dacă rețeaua este gestionată de un loc de muncă, școală, hotel, locație sau ISP cu restricții de trafic.
• Păstrați aplicația și sistemul de operare actualizate, deoarece gestionarea conexiunii se poate modifica între versiuni.
• Evitați modificarea setărilor avansate ale routerului sau firewall-ului decât dacă înțelegeți impactul sau aveți aprobarea administratorului.

Acești pași nu ocolesc restricțiile. Acestea ajută la identificarea de unde poate veni problema de conexiune.

Cum să citiți cu atenție cererile NAT Traversal

Când vedeți un produs, un protocol sau o aplicație care vorbește despre traversarea NAT, citiți afirmația cu precizie.

Întrebările utile includ:

• Afirmația este despre o tehnică generală de rețea sau despre o caracteristică a produsului confirmată?
• Explică ce condiții de rețea sunt acceptate și care nu?
• Menționează comportamentul alternativ fără a promite accesibilitate perfectă?
• Evită sugerarea că utilizatorii pot ignora restricțiile la locul de muncă, școala, ISP, platformă sau legale?
• Separă revendicările de confidențialitate de revendicările de conectivitate?

Ultimul punct este ușor de ratat. O caracteristică care ajută două puncte finale să se conecteze nu este automat o garanție de confidențialitate. O caracteristică de confidențialitate nu este automat o garanție de conectivitate. O documentare bună ar trebui să păstreze aceste idei separate.

Întrebări frecvente

Este traversarea NAT la fel cu un VPN?

Nu. NAT traversal este un set de tehnici de rețea pentru a trata traducerea adreselor și filtrarea între punctele finale. Un VPN este o categorie mai largă de tehnologie pentru crearea de tuneluri de rețea protejate. Este posibil ca unele aplicații asemănătoare VPN să țină cont de comportamentul NAT, dar conceptele nu sunt aceleași.

Perforarea UDP funcționează întotdeauna?

Nu. Perforarea UDP depinde de comportamentul NAT, regulile de filtrare, sincronizarea și topologia rețelei. Cercetările și discuțiile privind standardele indică ambele aceeași realitate practică: comportamentul NAT este variat, așa că ar putea fi necesare căi de rezervă.

Sunt alternativele releului mai bune decât conexiunile directe?

Ele sunt diferite. Un releu poate ajuta atunci când comunicarea directă nu este posibilă, dar poate adăuga latență, utilizarea lățimii de bandă și costuri operaționale. O cale directă poate fi mai eficientă atunci când funcționează, dar poate eșua în rețele mai stricte.

Acest articol spune că VPN Satelites utilizează STUN, TURN, ICE, relee sau redirecționare porturi?

Nu. Acești termeni sunt discutați ca concepte generale de rețea și standarde de bază. Acest articol nu face nicio afirmație de implementare specifică produsului despre VPN Satelites.

NAT traversal poate ocoli regulile rețelei?

Acest articol nu oferă îndrumări de ocolire. Traversarea NAT poate ajuta la explicarea comportamentului conexiunii, dar utilizatorii ar trebui să respecte legile aplicabile, termenii serviciilor și politicile de rețea.

Concluzia

Traversarea NAT contează deoarece calea de internet între două dispozitive nu este întotdeauna directă sau previzibilă. Perforarea UDP poate ajuta unele aplicații să stabilească o comunicare directă în NAT, în timp ce alternativele releului pot ajuta atunci când căile directe eșuează. Ambele idei sunt utile, dar nici una nu este o soluție universală.

Pentru cititorii VPN Satelites, cea mai practică lecție este stabilirea așteptărilor realiste. Fiabilitatea conexiunii depinde de aplicație, dispozitiv, rețeaua locală, politicile de rețea din amonte și ruta mai largă între punctele finale. Înțelegerea acestor straturi face ca depanarea să fie mai calmă, iar afirmațiile despre produse mai ușor de citit critic.