NAT(Network Address Translation) & Port-Forwarding

IPv4 는 32비트로 구성된 프로토콜입니다. 32비트로 표현할 수 있는 IP 주소는 대략 42억개 정도로 이미 공인 IP는 2011년 부터 고갈되어 아주 제한적으로 할당이 이루어지고 있습니다. 그러나 인터넷이 연결된 개인용 컴퓨터와 모바일 디바이스는 끊임없이 늘어나고 있습니다. 당연히 존재하는 공인 IP만으로 이 모든 장치들을 커버하는 것은 불가능 한 일입니다.

 

사설 IP

사설IP는 부족한 공인 IP 숫자를 보완하기 위한 하나의 수단이 될 수 있습니다. 인터넷 서비스 제공자(ISP, Internet Service Provider)가 부여하는 공인 IP는 외부 인터넷망과 연결된 라우터(공유기)에 부여되고 라우터(공유기)에 연결된 내부 네트워크의 디바이스들은 내부 네트워크에서만 사용되는 가상의 IP주소를 받게 됩니다. 이 가상의 IP 주소가 바로 사설 IP 입니다.

 

사설IP를 사용하게 되면 공인IP를 하나에 수십, 수백개의 디바이스를 연결해 사용할 수 있습니다. 이 때 외부 인터넷에 접속 하기 위해서 각각의 디바이스는 라우터(공유기)를 통과해야만 하며, 그렇기 때문에 외부에서는 라우터(공유기)에 부여된 공인IP 주소만 식별가능하고 내부 네트워크 디바이스의 사설IP 주소는 알 수 없습니다.

 

이렇게 했을 때 내부 네트워크에 연결된 디바이스가 라우터를 통해 외부로 요청을 전달할 때는 큰 문제가 없겠지만 반대로 외부 인터넷망에서 응답을 받을 때는 문제가 생깁니다. 외부에서 보여지는 IP 주소는 라우터(공유기)가 할당받은 공인 IP 이기 때문에 외부에서 들어오는 응답 역시 라우터(공유기)를 향하게 됩니다. 그러나 응답을 받은 라우터(공유기)는 해당하는 응답이 어떤 디바이스에 전달되어야 하는지 알 수 없기 때문에 이 응답은 유실되게 되고 결국 디바이스는 계속해서 응답을 받을 수 없게 됩니다.

 

이런 문제를 해결하기 위해서 필요한 것이 바로 NAT(Network Address Translation)입니다.

 

NAT(Network Address Translation)

NAT(Network Address Translation)은 이름 그대로 네트워크 주소를 변환해주는 역할을 합니다. NAT는 라우터(공유기) 내부 네트워크에서 외부 인터넷 망으로 요청이 나갈 때 라우터(공유기)에 할당된 공인 IP를 부여해 주고 응답이 전달 될 때 어떤 디바이스의 요청에 대한 응답인지를 알 수 있도록 매핑 데이터를 저장하게 됩니다. 따라서 NAT 는 이 매핑데이터를 저장하는 테이블을 가지고 있습니다.

NAT는 요청 헤더에 사설 IP 주소를 저장시키거나, 테이블에 포트 넘버와 같은 매핑 정보를 저장해 두는 등의 방법으로 외부 응답에 대한 디바이스를 구별하게 됩니다. 이 덕분에 내부 네트워크에 연결된 디바이스 들은 사설 IP 를 가지고도 외부 인터넷망에 접근할 수 있습니다.

 

그런데 NAT는 내부망에서 외부로 나갈 때 매핑 정보를 저장시켜서 그 응답을 받을 수 있도록 하는 방법입니다. 만약 외부에서 사설 IP로 바로 접근하고자 한다면 어떻게 해야 할까요? 외부에서 보이는 것은 공인 IP 주소 밖에 없기 때문에 외부에서의 요청은 라우터(공유기)에서 사라져 버릴 것입니다.

 

Port-fowarding

이를 해결하기 위한 방법 중 하나가 바로 포트포워딩(Port-fowarding)입니다. 포트포워딩은 그 이름처럼 요청을 특정한 포트로 포워딩 해 주게 됩니다. 라우터(공유기)의 특정한 포트 번호로 들어오는 요청은 미리 매핑된 내부 네트워크의 디바이스로 포워딩(fowarding)해 주는 것입니다.

 

그러므로 포트포워딩을 사용하기 위해서는 미리 라우터(공유기)의 특정한 포트 번호와 사설 IP 주소를 매핑해 두어야 합니다. 동적으로 매핑된 정보가 생성되는 NAT와 달리 포트포워딩에서는 매핑 정보가 장기적으로 유지되게 됩니다.