NAT (Network Address Translation)

NAT(Network Address Translation, 네트워크 주소 변환)는 IP 패킷의 TCP/UDP 포트 숫자와 소스 및 목적지의 IP 주소 등을 재기록하면서 라우터를 통해 네트워크 트래픽을 주고받는 기술이다. 주로 사설 네트워크(Private Network)에 속한 여러 개의 호스트가 하나의 공인 IP 주소(Public IP Address)를 사용하여 인터넷에 접속하기 위해 사용된다.

1. NAT의 등장 배경과 목적

• IPv4 주소 고갈 문제 해결: IPv4 주소는 약 43억 개로 제한되어 있어 모든 기기에 공인 IP를 할당할 수 없다. NAT를 사용하면 내부에서는 사설 IP를 사용하고 외부로 나갈 때만 공인 IP로 변환하여 주소 부족 문제를 완화할 수 있다.
• 보안성 향상: 외부(인터넷)에서는 내부 네트워크의 사설 IP 구조나 개별 호스트를 직접적으로 알 수 없다. 외부의 직접적인 접근을 원천적으로 차단하여 일종의 방화벽 역할을 수행한다.

2. NAT의 동작 방식

1. 내부 네트워크의 호스트가 외부로 패킷을 전송할 때, 라우터(NAT 장비)는 패킷의 출발지 사설 IP를 라우터의 공인 IP로 변환한다.
2. 동시에 각 연결을 구분하기 위해 패킷의 출발지 포트 번호도 함께 변경할 수 있다(NAPT).
3. 라우터는 이 변환 정보를 **NAT Table(NAT 매핑 테이블)**에 저장한다.
4. 외부에서 응답 패킷이 돌아오면, 라우터는 NAT Table을 확인하여 목적지 공인 IP와 포트를 원래의 사설 IP와 포트로 변환하여 내부 호스트에게 전달한다.

3. NAT의 종류

• Static NAT (정적 NAT): 사설 IP와 공인 IP를 1:1로 고정하여 매핑한다. 주로 내부 서버(웹 서버 등)를 외부에 공개할 때 사용한다.
• Dynamic NAT (동적 NAT): 여러 개의 사설 IP와 여러 개의 공인 IP(Pool)를 동적으로 매핑한다. 가용한 공인 IP가 모두 사용 중이면 다른 호스트는 대기해야 한다.
• NAPT (Network Address Port Translation) / PAT: 하나의 공인 IP를 여러 사설 IP가 공유한다. 포트 번호를 다르게 설정하여 각각의 세션을 구분한다. 가장 널리 쓰이며 일반적인 가정용 공유기(Router)에서 사용하는 방식이다.