Cómo NAT comparte una IP pública

Internet utiliza direcciones IPv4, de las que solo existen unos 4.300 millones, una cantidad muy inferior al número de dispositivos conectados actualmente. Es imposible comprar una dirección pública para cada teléfono, portátil y dispositivo.

NAT (Network Address Translation) es la solución ingeniosa: permite que muchos dispositivos de una red privada compartan una única dirección IP pública para acceder a Internet, conservando el limitado número disponible.

Las redes utilizan rangos de IP privadas (10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 y 192.168.0.0/16) internamente. Estas direcciones no se pueden enrutar en Internet público, por lo que no pueden utilizarse directamente en línea.

Una dirección IP pública es única a escala global y se puede enrutar por Internet. NAT conecta ambos mundos al traducir entre las direcciones privadas internas y la dirección pública que ve Internet.

Normalmente, NAT se ejecuta en el router o firewall situado en el perímetro de la red, el límite entre la LAN privada y el Internet público. Su router doméstico está realizando NAT en este momento.

Este dispositivo perimetral mantiene la única dirección pública (asignada por su ISP) en su interfaz externa y la red privada en su interfaz interna, y realiza la traducción para todos los dispositivos situados detrás de él.

Cuando un dispositivo interno envía un paquete a Internet, NAT reescribe la dirección de origen, cambiando la IP privada por la IP pública del router. Para el servidor de destino, el tráfico parece proceder de la dirección pública.

Cuando llega la respuesta, NAT vuelve a escribir el destino con la dirección privada correcta y la entrega al dispositivo interno correspondiente, todo ello de forma transparente.

NAT mantiene una tabla de traducción que asigna cada conversación interna a una externa, de modo que las respuestas puedan asociarse con el dispositivo correcto. Sin ella, el router no sabría a qué host interno pertenece un paquete que regresa.

Cada entrada registra la dirección interna, la dirección externa y detalles identificativos, de modo que decenas de conexiones simultáneas puedan compartir una IP pública sin confusiones.

Existen varios tipos de NAT:

• NAT estático: asignación fija uno a uno entre una dirección privada y una pública.
• NAT dinámico: las direcciones privadas se asignan a un conjunto de direcciones públicas según sea necesario.
• PAT (traducción de direcciones de puerto): muchos dispositivos comparten una IP pública mediante números de puerto; es la forma más habitual en los hogares.

NAT se creó para ahorrar direcciones, pero también aporta una ventaja de seguridad. Como los dispositivos internos tienen direcciones privadas no enrutables ocultas tras una única IP pública, Internet no puede iniciar directamente una conexión con ellos.

Esto no es un firewall real y no debe considerarse como tal, pero oculta de forma natural la red interna y bloquea de manera predeterminada el tráfico entrante no solicitado.

NAT se volvió esencial porque las direcciones IPv4 son escasas. IPv6, con su enorme espacio de direcciones, proporciona a cada dispositivo una dirección global única, por lo que el NAT tradicional es prácticamente innecesario en ese protocolo.

Aun así, NAT sigue estando presente en todas partes porque IPv4 está lejos de desaparecer. Comprenderlo es fundamental, incluso mientras el mundo realiza lentamente la transición hacia el abundante direccionamiento de IPv6.

Imagine un hogar con varios dispositivos, cada uno con una dirección privada como 192.168.1.10 y 192.168.1.11. El router tiene una dirección pública asignada por el ISP, por ejemplo, 203.0.113.5.

Cuando cualquier dispositivo navega por la web, el router reescribe su dirección de origen privada como 203.0.113.5 antes de enviar el paquete. Todos los dispositivos comparten esa única identidad pública en Internet, pero la tabla de traducción del router garantiza que cada respuesta encuentre el camino de vuelta al dispositivo correcto.

NAT no está exento de problemas. Puede impedir el funcionamiento de protocolos que incluyen direcciones IP en sus datos o que necesitan conexiones entrantes, como algunas aplicaciones de voz (VoIP) y de igual a igual.

Entre las soluciones alternativas se incluyen el reenvío de puertos, las puertas de enlace de la capa de aplicación y los protocolos diseñados para atravesar NAT. Estas complicaciones son el precio de haber extendido tanto el limitado espacio de direcciones IPv4.

NAT permite que muchos dispositivos privados compartan una IP pública, lo que conserva las escasas direcciones IPv4. Se ejecuta en el router o firewall perimetral, reescribe las direcciones de origen y destino y registra las conversaciones en una tabla de traducción. Puede ser estático, dinámico o adoptar la forma de PAT, añade un efecto secundario de seguridad y resulta prácticamente innecesario con IPv6.

Compruebe sus conocimientos básicos sobre NAT.

NAT traduce entre las direcciones internas privadas y una IP pública compartida, conservando el escaso espacio de direcciones IPv4. Se ejecuta en el router/firewall perimetral, reescribe direcciones y registra los flujos en una tabla de traducción, en sus formas estática, dinámica o PAT. También oculta los hosts internos frente al tráfico entrante no solicitado y resulta prácticamente innecesario con IPv6.