5. ACL и NAT
Last updated
Last updated
Продолжаем развитие нашей маленькой уютной сети Лифт ми Ап. Мы уже обсудили вопросы маршрутизации и стабильности, и теперь, наконец, выросли для подключения к Интернету. Довольно заточения в рамках нашей корпоративной среды! Но с развитием появляются и новые проблемы. Сначала вирус парализовал веб-сервер, потом кто-то притаранил червя, который распространился в сети, заняв часть полосы пропускания. А ещё какой-то злодей повадился подбирать пароли на ssh к серверу. А представляете, что начнётся, когда мы подключимся к Интернету?! Итак, сегодня: 1) учимся настраивать различные списки контроля доступа (Access Control List) 2) пытаемся понять разницу между ограничением входящего и исходящего трафика 3) разбираемся с тем, как работает NAT, его плюсы, минусы и возможности 4) на практике организуем подключение к Интернету через NAT и увеличим безопасность сети, используя списки доступа.
Итак, что мы имеем сказать по спискам доступа? Вообще-то тема относительно простая и только ленивыми из курса CCNA не скопипащена. Но не разрывать же нам наше удивительное повествование из-за каких то предрассудков?
Каково предназначение списков доступа? Казалось бы, совершенно очевидный ответ — для ограничения доступа: кому-то что-то запретить, например. Вообще — это верно, но понимать нужно в более широком смысле: речь не только о безопасности. То есть, изначально, вероятно, так оно и было, отсюда permit и deny при настройке. Но на самом деле ACL — это универсальный и мощный механизм фильтрации. С их помощью можно определить на кого навешивать определённые политики, а на кого нет, кто будет участвовать в неких процессах, а кто нет, кого ограничиваем в скорость до 56k, а кого до 56M. Чтобы было чуть-чуть понятнее, приведём простой пример. Опираясь на списки доступа, работает Policy-Based Routing (PBR). Можно сделать здесь так, чтобы пакеты приходящие из сети 192.168.1.0/24 отправлялись на next-hop 10.0.1.1, а из сети 192.168.2.0/24 на 10.0.2.1 (заметим, что обычная маршрутизация опирается на адрес назначения пакета и автоматически все пакеты отправляются на один next-hop): В конце статьи пример настройки PBR и ограничения скорости на основе ACL.
Ладно, забудем на время эту лирику. Вообще говоря, списки доступа бывают разными:
Стандартные
Расширенные
Динамические
Рефлексивные
Повременные
Мы своё внимание остановим сегодня на первых двух, а более подробно обо всех вы можете прочитать у циски.
Для почину давайте-ка разберёмся с одной вещью. Что понимать под входящим и исходящим трафиком? Это нам в будущем понадобится. Входящий трафик — этот тот, который приходит на интерфейс извне. Исходящий — тот, который отправляется с интерфейса вовне. Список доступа вы можете применить либо на входящий трафик, тогда неугодные пакеты не будут даже попадать на маршрутизатор и соответственно, дальше в сеть, либо на исходящий, тогда пакеты приходят на маршрутизатор, обрабатываются им, доходят до целевого интерфейса и только на нём дропятся.
Стандартный список доступа проверяет только адрес отправителя. Расширенный- адрес отправителя, адрес получателя, а также порт. Стандартные ACL рекомендуется ставить как можно ближе к получателю (чтобы не порезать больше, чем нужно), а расширенные- ближе к отправителю (чтобы как можно раньше дропнуть нежелательный трафик).
Давайте сразу к практике. Что бы нам такого наограничивать в нашей маленькой сети “Лифт ми Ап”?
WEB-сервер. Разрешить доступ всем по порту TCP 80 (протокол HTTP). Для того устройства, с которого будет производиться управление (у нас же есть админ) нужно открыть telnet и ftp, но ему мы дадим полный доступ. Всем остальным отбой
Файловый сервер. На него у нас должны попадать резиденты Лифт ми Ап по портам для общих папок, а все остальные по FTP.
Почтовый сервер. Тут у нас запущены SMTP и POP3, то есть порты TCP 25 и 110. Так же для админа открываем доступ на управление. Других блокируем
Для будущего DNS-сервера нужно открыть порт UDP 53
В сеть серверов разрешить ICMP-сообщения
Поскольку сеть Other у нас для всех беспартийных, кто не вошёл в ФЭО, ПТО и Бухгалтерию, то мы их всех ограничим, а некоторым только дадим доступ (в числе них мы и админ)
В сеть управления нужно пускать опять же только админа, ну и конечно себя любимого
Не будем строить препоны общению между собой сотрудников отделов
Тут у нас работает политика запрещено всё, что не разрешено. Поэтому нам сейчас надо кое-что открыть, а всё остальное закрыть. Поскольку мы защищаем сеть серверов, то и лист будем вешать на интерфейс, идущий в сторону них то есть, на FE0/0.3 Вопрос только на in или на out нам нужно это делать? Если мы не хотим пускать пакеты в сторону серверов, которые уже оказались на маршрутизаторе, то это будет исходящий трафик. То есть адреса назначения (destination) у нас будут в сети серверов (из них мы будем выбирать на какой именно сервер идёт трафик), а адреса источников (source) могут быть любыми — как из нашей корпоративной сети, так и из интернета. Ещё одно замечание: поскольку фильтровать мы будем в том числе по адресу назначения (на WEB-сервер одни правила, на почтовый — другие), то список контроля доступа нам понадобится расширенный (extended), только он позволяет делать это.
Правила в списке доступа проверяются по порядку сверху вниз до первого совпадения. Как только одно из правил сработало, независимо от того permit это или deny, проверка прекращается и обработка трафика происходит на основе сработавшего правила. То есть если мы хотим защитить WEB-сервер, то в первую очередь нам нужно дать разрешение, потому что, если мы в первой же строке настроим deny ip any any — то оно всегда будет срабатывать и трафик не будет ходить вообще. Any — это специальное слово, которое означает адрес сети и обратную маску 0.0.0.0 0.0.0.0 и означает, что под правило подпадают абсолютно все узлы из любых сетей. Другое специальное слово — host — оно означает маску 255.255.255.255 — то есть именно один единственный указанный адрес. Итак, первое правило: разрешить доступ всем по порту 80
Разрешаем (permit) TCP-трафик от любого узла (any) на хост (host — именно один адрес) 172.16.0.2, адресованный на 80-й порт. Пробуем повесить этот список доступа на интерфейс FE0/0.3:
И так с любого другого узла?
Дело в том, что после всех правил в цисковских ACL в конце дописывается неявное deny ip any any (implicit deny). Что для нас это означает? Любой пакет, выходящий с интерфейса и не отвечающий ни одному правилу из ACL, подпадает под implicit deny и отбрасывается. То есть хоть пинг, хоть фтп, хоть что угодно здесь уже не пройдёт.
Идём дальше: надо дать полный доступ компьютеру, с которого будет производиться управление. Это будет компьютер нашего админа с адресом 172.16.6.66 из сети Other. Каждое новое правило добавляется автоматически в конец списка, если он уже существует:
То есть FTP-сообщение пришло на маршрутизатор и должно уйти с интерфейса FE0/0.3. Маршрутизатор проверяет и видит, что пакет подходит под добавленное нами правило и пропускает его.
пакет FTP не попадает ни под одно из правил, кроме неявного deny ip any any и отбрасывается.
Тут бы надо в первую очередь определиться с тем, кто будет “резидентом”, кому нужно дать доступ. Конечно, это те, кто имеет адрес из сети 172.16.0.0/16 — только им и дадим доступ. Теперь с общими папками. В большинстве современных систем уже используется для этого протокол SMB, которому нужен порт TCP 445. На более старых версиях использовался NetBios, который кормился аж через три порта: UDP 137 и 138 и TCP 139. Договорившись с нашим админом, настроим 445 порт (правда проверить в рамках РТ, конечно, не получится). Но кроме этого, нам понадобятся порты для FTP — 20, 21, причём не только для внутренних хостов, но и для соединений из интернета:
Тут мы повторно применили конструкцию range 20 21 — для того, чтобы в одной строке задать несколько портов. Для FTP, вообще говоря, недостаточно только 21-го порта. Дело в том, что если вы откроете только его, то авторизация у вас будет проходить, а передача файлов нет.
0.0.255.255 — обратная маска (wildcard mask). О том, что это такое, поговорим чуточку позже
Продолжаем нарабатывать практику — теперь с почтовым сервером. В рамках того же списка доступа добавляем новые нужные нам записи. Вместо номеров портов для широкораспространённых протоколов можно указывать их имена:
Осталось исправить ситуацию с пингом. Ничего страшного нет в том, чтобы добавить правила в конец списка, но как-то эстетически приятнее будет увидеть их вначале. Используем несложный чит для этого. Для это можно воспользоваться текстовым редактором, например. Скопируйте туда из show run кусок про ACL и добавьте следующие строки:
Первой строкой мы удаляем существующий список, далее создаём его заново и перечисляем все новые правила в нужном нам порядке. Командой в третьей строке мы разрешили проход всех ICMP-пакетов от любых хостов на любые хосты.
Далее просто копируем всё скопом и вставляем в консоль. Интерфейс интерпретирует каждую строку как отдельную команду и выполняет её. Таким образом, мы заменили старый список новым. Проверяем, что пинг есть:
Прекрасно.
Данный “чит” хорош для первоначальной конфигурации или если вы точно понимаете, что делаете. На рабочей сети, когда вы настраиваете удалённо ACL, вы рискуете остаться без доступа на настраиваемую железку.
Чтобы вставить правило в начало или в любое другое нужное место, вы можете прибегнуть к такому приёму:
Каждое правило в списке пронумеровано с определённым шагом и если перед словом permit/deny вы поставите число, то правило будет добавлено не в конец, а в нужное вам место. К сожалению, такая фича не работает в РТ. Если будет вдруг необходимо (заняты все подряд идущие числа между правилами) вы всегда можете перенумеровать правила (в этом примере назначается номер первого правила 10(первое число) и инкремент 10):
В итоге Access List на серверную сеть будет выглядеть так:
Сейчас наш админ имеет доступ только на WEB-сервер. Откройте ему полный доступ на всю сеть. Это первое домашнее задание.
До сих пор нам нужно было не впускать кого-то куда-то, поэтому мы обращали внимание на адрес назначения и список доступа вешали на исходящий с интерфейса трафик. Теперь нам нужно не выпускать: никакие запросы от компьютеров из сети Other не должны выходить за пределы. Ну, конечно, кроме тех, которые мы специально разрешим.
Тут мы не могли сначала запретить всем, а потом разрешить избранным, потому что абсолютно все пакеты попадали бы под правило deny ip any any и permit не срабатывал бы вообще. Применяем на интерфейс. На этот раз на вход:
то есть все IP-пакеты от хоста с адресом 172.16.6.61 или 172.16.6.66 разрешено передавать куда бы они ни были предназначены. Почему мы тут используем тоже расширенный список доступа? Ведь, казалось бы, мы проверяем только адрес отправителя. Потому что админу мы дали полный доступ, а вот гостю компании “Лифт ми Ап”, например, который попадёт в эту же сеть совсем ни к чему доступ куда-либо, кроме как в Интернет.
Ничего сложного. Правило будет выглядеть так:
Данный ACL применяем на out на интерфейс FE 0/0.2:
Готово
До сих пор мы без объяснения давали странный параметр вида 0.0.255.255, подозрительно напоминающий маску подсети. Немного сложная для понимания, но именно она — обратная маска — используется для определения хостов, которые подпадут под правило. Чтобы понять что такое обратная маска, вы должны знать, что такое обычная.Начнём с самого простого примера.
Обычная сеть на 256 адресов: 172.16.5.0/24, например. Что означает эта запись? А означает она ровно следующее
IP-адрес. Десятичная запись
172
16
5
0
IP-адрес. Двоичная запись
10101100
00010000
00000101
00000000
Маска подсети. Двоичная запись
11111111
11111111
11111111
00000000
Маска подсети. Десятичная запись
255
255
255
0
IP-адрес — это параметр длиною 32 бита, поделенный на 4 части, который вы привыкли видеть в десятичной форме. Маска подсети также имеет длину 32 бита — она фактически шаблон, трафарет, по которому определяется принадлежность адреса подсети. Там, где в маске стоят единицы, значение меняться не может, то есть часть 172.16.5 совершенно неизменна и она будет одинакова для всех хостов этой подсети, а вот та, где нули — варьируется. То есть во взятом нами примере 172.16.5.0/24 — это адрес сети, а хосты будут 172.16.5.1-172.16.5.254 (последний 255 — широковещательный), потому что 00000001 — это 1, а 11111110 — 254 (речь о последнем октете адреса). /24 означает, что длина маски 24 бита, то есть у нас идёт 24 единицы — неизменная часть и 8 нулей. Другой случай, когда маска у нас, например, 30 бит, а не 24. К примеру 172.16.2.4/30. Распишем это так:
IP-адрес. Десятичная запись
172
16
2
4
IP-адрес. Двоичная запись
10101100
00010000
00000010
00000100
Маска подсети. Двоичная запись
11111111
11111111
11111111
11111100
Маска подсети. Десятичная запись
255
255
255
252
Как видите, для этой подсети могут меняться только последние два бита. Последний октет может принимать следующие 4 значения: 00000100 — адрес подсети (4 в десятичной системе) 00000101 — адрес узла (5) 00000110 — адрес узла (6) 00000111 — широковещательный (7) Всё, что за пределами этого — уже другая подсеть
То есть теперь вам должно быть чуть-чуть понятно, что маска подсети — это последовательность 32-х бит, где сначала идут единицы, означающие адрес подсети, потом идут нули, означающие адрес хоста. При этом чередоваться нули и единицы в маске не могут чередоваться. То есть маска 11111111.11100000.11110111.00000000 невозможна
А что же такое обратная маска (wildcard)? Для подавляющего большинства админов и некоторых инженеров — это не более, чем инверсия обычной маски. То есть нули вначале задают адрес части, которая должна совпадать обязательно, а единицы наоборот свободную часть. То есть на взятом нами первом примере, если вы хотите отфильтровать все хосты из подсети 172.16.5.0/24, то вы зададите правило в Access-листе: …. 172.16.5.0 0.0.0.255 Потому что обратная маска будет выглядеть так:
00000000.00000000.00000000.11111111
Во втором примере с сетью 172.16.2.4/30 обратная маска будет выглядеть так: 30 нулей и две единицы:
Обратная маска. Двоичная запись
00000000
00000000
00000000
00000011
Обратная маска. Десятичная запись
0
0
0
3
Соответственно параметр в access-листе будет выглядеть так: …. 172.16.2.4 0.0.0.3 Позже, когда вы съедите собаку на просчётах масок и обратных масок, вы запомните самые употребляемые цифры, количество хостов в той или иной маске, поймёте, что в описанных ситуациях последний октет обратной маски получается вычитанием из 255 цифры последнего октета обычной маски (255-252=3) и т.д. А пока нужно много трудиться и считать)
Но на самом деле обратная маска — это несколько более богатый инструмент, здесь вы можете объединять адреса внутри одной подсети или даже объединять подсети, но самое главное отличие, вы можете чередовать нули и единицы. Это позволяет вам, например, отфильтровать определённый узел (или группу) в нескольких подсетях одной строкой.
Дано: сеть 172.16.16.0/24 Надо: отфильтровать первые 64 адреса (172.16.16.0-172.16.16.63) Решение: 172.16.16.0 0.0.0.63
Дано: сети 172.16.16.0/24 и 172.16.17.0/24 Надо: отфильтровать адреса из обеих сетей Решение: 172.16.16.0 0.0.1.255
Дано: Сети 172.16.0.0-172.16.255.0 Надо: отфильтровать хост с адресом 4 из всех подсетей Решение: 172.16.0.4 0.0.255.0
Признаться ни разу в жизни не приходилось встречаться с последним сценарием применения. Это какие-то жутко специфические должны быть задачи. Более подробно об обратных масках можно прочитать тут: http://habrahabr.ru/post/131712/
Гипотетическая сеть:
1) На маршрутизаторе RT1 на интерфейсе FE0/1 на вход у нас разрешено всё, кроме ICMP.
2) На маршрутизаторе RT2 на интерфейсе FE0/1 на выход запрещены SSH и TELNET
1) Правила, действующие на исходящий трафик (out) не будут фильтровать трафик самого устройства. То есть, если нужно запретить самой циске доступ куда-либо, то вам придётся на этом интерфейсе фильтровать входящий трафик (ответный оттуда, куда надо запретить доступ).
2) C ACL надо быть аккуратнее. При небольшой ошибке в правиле, неправильном порядке настройки или вообще плохо продуманном списке вы можете остаться без доступа к устройству. Например, вы хотите закрыть доступ куда угодно для сети 172.16.6.0/24, кроме своего адреса 172.16.6.61 и задаёте правила так:
Как только вы примените ACL на интерфейс, вы сразу потеряете доступ к маршрутизатору, потому что вы попадаете под первое правило и второе даже не проверяется. Вторая неприятная ситуация, которая может с вами приключиться: под ACL попадёт трафик, который не должен был попасть. Вообразите такую ситуацию: у нас в серверной есть FTP-сервер в пассивном режиме. Для доступа к нему вы открыли 21-й порт в ACL Servers-out. После первичного установления соединения FTP-сервер сообщает клиенту порт, по которому он готов передавать/принимать файлы, например, 1523-й. Клиент пытается установить TCP-соединение на этот порт, но натыкается на ACL Servers-out, где такого разрешения нету — так и кончается сказка про успешный трансфер. В нашем примере выше, где мы настраивали доступ на файловый сервер, мы открыли доступ только по 20 и 21-му, потому что для примера этого достаточно. В реальной жизни придётся повозиться. Немного примеров конфигурации ACL для распространенных случаев.
3) Из 2-го пункта вытекает очень похожая и интересная проблема. Вздумалось вам, например повесить на интерфейс в интернет такие вот ACL:
Казалось бы: хосту с адресом 1.1.1.1 разрешён доступ по 80-му порту на сервер 2.2.2.2 (первое правило). И обратно от сервера 2.2.2.2 разрешены соединения внутрь. Но нюанс тут в том, что компьютер 1.1.1.1 устанавливает соединение НА 80-й порт, но С какого-то другого, например, 1054, то есть ответный пакет от сервера приходит на сокет 1.1.1.1:1054, не подпадает под правило в ACL на IN и отбрасывается ввиду неявного deny ip any any. Чтобы избежать такой ситуации, и не открывать всем пучком порты, можно прибегнуть к такой хитрости в ACL на in:
Подробности такого решения в одной из следующих статей.
4) Говоря про современный мир, нельзя обойти такой инструмент, как объектные группы (Object-group).
Допустим, надо составить ACL, выпускающий три определенных адреса в интернет по трем одинаковым портам c перспективой расширения количества адресов и портов. Как это выглядит без знания объектных групп:
При увеличении количества параметров сопровождать такой ACL становится всё труднее и труднее, легко ошибиться при настройке. Зато, если обратиться к объектным группам, то это приобретает следующий вид:
на первый взгляд несколько угрожающе выглядит, но если разобраться, то это очень удобно.
4) Очень полезную для траблшутинга информацию можно получить из вывода команды show ip access-lists %имя ACL%. Кроме собственно списка правил указанного ACL, эта команда показывает количество совпадений по каждому правилу.
А дописав в конце любого правила log, мы сможем получать сообщения о каждом совпадении в консоль. (последнее не работает в PT)
Network Address Translation — механизм в хозяйстве совершенно необходимый уже с 1994-го года. Много сессий об него сломано и пакетов потеряно. Нужен он чаще всего для подключения вашей локальной сети к Интернету. Дело в том, что теоретически существует 255255255*255=4 228 250 625. 4 миллиарда адресов. Даже если бы у каждого жителя планеты был всего один компьютер, адресов бы уже не хватало. А тут разве что утюги к Интернету не подключаются. Умные люди сообразили это ещё в начале 90-х и как временное решение предложили разделить пространство адресов на публичные (белые) и приватные (частные, серые). К последним относятся три диапазона:
10.0.0.0/8 172.16.0.0/12 192.168.0.0/16
Их вы свободно можете использовать в своей частной сети, и поэтому, разумеется, они будут повторяться. Как же быть с уникальностью? Кому будет отвечать WEB-сервер, которому пришёл запрос с обратным адресом 192.168.1.1? Ростелекому? Компании Татнефть? Или вашему комнатному Длинку? В большом интернете никто ничего не знает о приватных сетях — они не маршрутизируются. Тут и выходит на сцену NAT. По большому счёту, это обман, подстава. На натирующем устройстве ваш приватный адрес, грубо говоря, просто подменяется на белый адрес, который и будет фигурировать далее в пакете, пока он путешествует до WEB-сервера. А вот белые адреса очень даже хорошо маршрутизируются, и пакет точно вернётся обратно на натирующее устройство. Но как оно в свою очередь поймёт, что с ним делать дальше? Вот с этим и разберёмся.
В этом случае один внутренний адрес преобразуется в один внешний. И при этом все запросы, приходящие на внешний адрес будут транслироваться на внутренний. Словно бы этот хост и является обладателем этого белого IP-адреса.
Настраивается следующей командой:
Что происходит: 1) Узел 172.16.6.5 обращается WEB-серверу. Он отправляет IP-пакет, где в качестве адреса получателя стоит 192.0.2.2, а отправителя 172.16.6.5.
2) По корпоративной сети пакет доставляется к шлюзу 172.16.6.1, где и настроен NAT
3) Согласно настроенной команде, маршрутизатор снимает текущий заголовок IP и меняет его на новый, где в качестве адреса отправителя уже фигурирует белый адрес 198.51.100.2.
4) По большому Интернету обновлённый пакет достигает сервера 192.0.2.2.
5) Тот видит, что ответ надо слать на 198.51.100.2 И подготавливает ответный IP-пакет. В качестве адреса отправителя собственно адрес сервера 192.0.2.2, адрес назначения — 198.51.100.2
6) Пакет обратно летит через Интернет, причём не факт, что тем же путём.
7) На натирующем устройстве указано, что все запросы на адрес 198.51.100.2 нужно перенаправлять на 172.16.6.5. Маршрутизатор снова раздевает спрятанный внутри TCP-сегмент и задаёт новый IP-заголовок (адрес отправителя не меняется, адрес назначения 172.16.6.5).
8) По внутренней сети пакет возвращается инициатору, которому даже и невдомёк, какие чудеса с ним творились на границе. И так будет с каждым. При этом если соединение инициируется из Интернета, пакеты автоматически, проходя через натирующее устройство, попадают на внутренний хост.
Такой подход бывает полезным, когда у вас есть сервер внутри вашей сети, к которому необходим полный доступ извне. Разумеется, этот вариант вы не можете использовать, если хотите триста хостов выпустить в Интернет через один адрес. Такой вариант NAT’а никак не поможет сохранить белые IP-адреса, но тем не менее он бывает полезен.
У вас есть пул белых адресов, например, провайдер выделил вам сеть 198.51.100.0/28 c 16-ю адресами. Два из них (первый и последний) — адрес сети и широковещательный, ещё два адреса назначаются на оборудование для обеспечения маршрутизации. 12 оставшихся адресов вы можете использовать для NAT’а и выпускать через них своих пользователей. Ситуация похожа на статический NAT — один приватный адрес транслируется на один внешний, — но теперь внешний не чётко зафиксирован, а будет выбираться динамически из заданного диапазона. Настраивается он так:
Задали пул (диапазон) публичных адресов, из которого будет выбираться адрес для натирования
Задаём список доступа, который пропускает все пакеты с адресом источника 172.16.6.х, где х варьируется 0-255.
Этой командой мы стыкуем созданный ACL и пул.
Этот вариант тоже не универсальный, своих 300 пользователей вы так же не сможете выпустить всех в Интернет, если у вас нет 300 внешних адресов. Как только белые адреса исчерпаются, никто новый уже не сможет получить доступ в Интернет. При этом те пользователи, что уже успели отхватить себе внешний адрес, будут работать. Скинуть все текущие трансляции и освободить внешний адреса вам поможет команда clear ip nat translation * Помимо динамического выделения внешних адресов, этот динамически NAT отличается от статического тем, что без отдельной настройки проброса портов уже невозможно внешнее соединение на один из адресов пула.
Следующий тип имеет несколько названий: NAT Overload, Port Address Translation (PAT), IP Masquerading, Many-to-One NAT. Последнее название говорит само за себя — через один внешний адрес выходит в мир много приватных. Это позволяет решить проблему с нехваткой внешних адресов и выпустить в мир всех желающих. Тут надо бы дать пояснение, как это работает. Как два приватных адреса транслируются в один можно представить, но как маршрутизатор понимает кому нужно переслать пакет, вернувшийся из Интернета на этот адрес? Всё очень просто: Предположим, что от двух хостов из внутренней сети приходят пакеты на натирующее устройство. Оба с запросом к WEB-серверу 192.0.2.2. Данные от хостов выглядят так:
Адрес отправителя
Порт отправителя
Адрес получателя
Порт получателя
172.16.6.5
23761
192.0.2.2
80
172.16.4.5
39800
192.0.2.2
80
Маршрутизатор расчехляет IP-пакет от первого хоста, извлекает из него TCP-сегмент, распечатывает его и узнаёт, с какого порта устанавливается соединение. У него есть внешний адрес 198.51.100.2, на который будет меняться адрес из внутренней сети. Далее он выбирает свободный порт, например, 11874. И что он делает дальше? Все данные уровня приложений он упаковывает в новый TCP сегмент, где в качестве порта назначения по-прежнему остаётся 80 (именно на него ждёт коннектов WEB-сервер), а порт отправителя меняется с 23761 на 11874. Этот TCP-сегмент инкапсулируется в новый IP-пакет, где меняется IP-адрес отправителя с 172.16.6.5 на 198.51.100.2. То же самое происходит для пакета от второго хоста, только выбирается следующий свободный порт, например 11875. “Свободный” означает, что он ещё не занят другими такими соединениями. Данные, которые отправляются в интернет, теперь буду выглядеть так.
Адрес отправителя
Порт отправителя
Адрес получателя
Порт получателя
198.51.100.2
11874
192.0.2.2
80
198.51.100.2
11875
192.0.2.2
80
В свою NAT-таблицу он заносит данные отправителей и получателей
Локальный адрес отправителя
Локальный порт отправителя
Глобальный адрес отправителя
Глобальный порт отправителя
Адрес получателя
Порт получателя
172.16.6.5
23761
198.51.100.2
11874
192.0.2.2
80
172.16.4.5
39800
198.51.100.2
11875
192.0.2.2
80
Для WEB-сервера — это два совершенно разных запроса, которые он должен обработать каждый индивидуально. После этого он отсылает ответ, который выглядит так:
Адрес отправителя
Порт отправителя
Адрес получателя
Порт получателя
192.0.2.2
80
198.51.100.2
11874
192.0.2.2
80
198.51.100.2
11875
Когда один из этих пакетов доходит до нашего маршрутизатора, тот сопоставляет данные в этом пакете со своими записями в NAT-таблице. Если совпадение найдено, происходит обратная процедура — пакету и TCP сегменту возвращаются его изначальные параметры только в качестве назначения:
Адрес отправителя
Порт отправителя
Адрес получателя
Порт получателя
192.0.2.2
80
172.16.6.5
23761
192.0.2.2
80
172.16.4.5
39800
И теперь пакеты доставляется по внутренней сети компьютерам-инициаторам, которым и невдомёк даже, что где-то с их данными так жёстко обошлись на границе.
Каждое ваше обращение — это отдельное соединение. То есть попытались вы открыть WEB-страницу — это протокол HTTP, использующий порт 80. Для этого ваш компьютер должен установить TCP-сессию с удалённым сервером. Такая сессия (TCP или UDP) определяется двумя сокетами: локальный IP-адрес: локальный порт и удалённый IP-адрес: удалённый порт. В обычной ситуации у вас устанавливается одно соединение компьютер-сервер, в случае же NATа соединения будет как бы два:, маршрутизатор-сервер и компьютер думает, что у него есть сессия компьютер-сервер.
Настройка отличается совершенно незначительно: добавочным словом overload:
При этом, разумеется, сохраняется возможность настроить пул адресов:
Иначе говорят ещё проброс портов или mapping. Когда мы только начали говорить про NAT, трансляция у нас была один-в-один и все запросы, приходящие извне автоматически перенаправлялись на внутренний хост. Таким образом можно было бы выставить сервер наружу в Интернет. Но если у вас нет такой возможности — вы ограничены в белых адресах, или не хотите выставлять всем пучком портов его наружу, что делать? Вы можете указать, что все запросы, приходящие на конкретный белый адрес и конкретный порт маршрутизатора, должны быть перенаправлены на нужный порт нужного внутреннего адреса.
Применение данной команды означает, что TCP-запрос, пришедший из интернета на адрес 198.51.100.2 по порту 80, будет перенаправлен на внутренний адрес 172.16.0.2 на тот же 80-й порт. Разумеется, вы можете пробрасывать и UDP и делать перенаправление с одного порта на другой. Это, например, может оказаться полезным, если у вас есть два компьютера, к которым нужен доступ по RDP извне. RDP использует порт 3389. Один и тот же порт вы не можете пробросить на разные хосты (при использовании одного внешнего адреса). Поэтому вы можете сделать так:
Тогда, чтобы попасть на компьютер 172.16.6.61 вы запускаете RDP-сессию на порт 198.51.100.2:3389, а на 172.16.6.66 — 198.51.100.2:3398. Маршрутизатор сам раскидает всё, куда надо.
Кстати, эта команда — частный случай самой первой: ip nat inside source static 172.16.6.66 198.51.100.2. Только в этом случае речь идёт о пробросе всего трафика, а в наших примерах — конкретных портов протокола TCP.
Вот так в общих чертах фунциклирует NAT. Про его особенности, плюсы/минусы написано куча статей, но не отметить их нельзя.
— В первую очередь NAT позволяет сэкономить публичные IP-адреса. Собственно для этого он и был создан. Через один адрес, теоретически можно выпустить больше 65000 серых адресов (по количеству портов). — Во-вторых, PAT и динамический NAT является в какой-то степени файрволом, препятствуя внешним соединениям доходить до конечных компьютеров, на которых может не оказаться своего файрвола и антивируса. Дело в том, что если извне на натирующее устройство приходит пакет, который тут не ожидается или не разрешён, он просто отбрасывается. Чтобы пакет был пропущен и обработан, должны выполниться следующие условия: 1) В NAT-таблице должна быть запись для этого внешнего адреса, указанного как адрес отправителя в пакете И 2) Порт отправителя в пакете должен совпадать с портом для этого белого адреса в записи И 3) Порт назначения в пакете, совпадает с портом в записи. ИЛИ Настроен проброс портов. Но не нужно рассматривать NAT именно как файрвол — это не более, чем дополнительная его плюшка.
— В-третьих, NAT скрывает от посторонних глаз внутреннюю структуру вашей сети — при трассировке маршрута извне вы не увидите ничего далее натирующего устройства.
Есть у NAT’а и минусы. Самые ощутимые из них, пожалуй, следующие: — Некоторые протоколы не могут работать через NAT без костылей. Например, FTP или протоколы туннелирования (несмотря на то, как просто я настроил FTP в лабораторке, в реальной жизни это может создать кучу проблем) — Другая проблема кроется в том, с одного адреса идёт много запросов на один сервер. Многие были свидетелем этого, когда заходишь на какой-нибудь Rapidshare, а он говорит, что с вашего IP уже было соединение, вы думаете, что “врёт, собака”, а это ваш сосед уже сосет. По этой же причине бывали проблемы c ICQ, когда сервера отказывали в регистрации. — Не очень актуальная сейчас проблема: нагрузка на процессор и оперативную память. Поскольку объём работы довольно велик по сравнению с простой маршрутизацией (это надо не просто глянуть заголовок IP, надо его снять, TCP-заголовок снять, в таблицу занести, новые заголовки прикрутить) в мелких конторах с этим бывают проблемы. Я сталкивался с такой ситуацией. Одно из возможных решений — вынести функцию NAT на отдельный ПК либо на специализированное устройство, например Cisco ASA. Для больших игроков, у которых маршрутизаторы ворочают по 3-4 BGP full-view, сейчас это не составляет проблем.
Что ещё нужно знать? — NAT применяется в основном для обеспечения доступа в Интернет хостам с приватными адресами. Но бывает и иное применение — связь между двумя частными сетями с пересекающимися адресными пространствами. Например, ваша компания покупает себе филиал в Актюбинске. У вас адресация 10.0.0.0-10.1.255.255, а у них 10.1.1.0-10.1.10.255. Диапазоны явно пересекаются, настроить маршрутизацию никак не получится, потому что один и тот же адрес может оказаться и в Актюбинске и у вас в штаб-квартире. В таком случае на месте стыка настраивается NAT. Поскольку серых адресов у нас не мерено, можно выделить, к примеру, диапазон 10.2.1.0-10.2.10.255 и делать трансляцию один-в-один: 10.1.1.1-10.2.1.1 10.1.1.2-10.2.1.2 … 10.1.10.255-10.2.10.255
— В больших игрушках для взрослых NAT может быть реализован на отдельной плате (и часто так и есть) и без неё не заработает. А на офисных железках, напротив, есть почти всегда.
— С повсеместным внедрением IPv6 необходимость в NAT’e будет сходить на нет. Уже сейчас большие заказчики начинают интересоваться функционалом NAT64 — это когда у вас выход в мир через IPv4, а внутренняя сеть уже на IPv6
— Разумеется, это лишь поверхностный взгляд на NAT и есть ещё море нюансов, не утонуть в котором вам поможет самообразование.
Чего от нас требует реальность? 1) Сеть управления не имеет доступа в интернет вообще 2) Хосты из сети ПТО имеют доступ только к профильным сайтам, например, Linkmeup.ru 3) Милым дамам из бухгалтерии нужно вырубить окно в мир клиент-банков. 4) ФЭО не выпускать никуда, за исключением финансового директора 5) В сети Other наш компьютер и компьютер админа — им дадим полный доступ в интернет. Всем остальным можно открывать по письменному запросу. 6) Не забудем про филиалы в Питере и в Кемерово. Для простоты настроим полный доступ для эникиев из этих подсетей. 7) С серверами отдельная песня. Для них мы настроим перенаправление портов. Всё, что нам нужно: а) WEB-сервер должен быть доступен по 80-му порту б) Почтовый сервер по 25-му и 110-му в) Файловый сервер доступен из мира по FTP. 8) Компьютеры админа и наш должны быть доступны из Интернета по RDP. Вообще-то это неправильный путь — для удалённого подключения нужно использовать VPN-подключение и уже будучи в локальной сети использовать RDP, но это тема отдельной совсем другой статьи.
Сначала подготовим тестовую площадку:
Подключение к Интернету будет организовано через существующий линк, который предоставляет провайдер. Он уходит в сеть провайдера. Напоминаем, что всё в этом облаке — это абстрактная сеть, которая на деле может состоять из десятков маршрутизаторов и сотен коммутаторов. Но нам нужно нечто управляемое и предсказуемое, поэтому водружаем сюда ещё маршрутизатор. С одной стороны в него линк из коммутатора, с другой сервера в Интернете.
Сервера нам понадобятся следующие: 1. Два клиент-банка для бухгалтеров (sperbank.ru, mmm-bank.ru) 2. Linkmeup.ru для ПТОшников 3. яндекс (yandex.ru)
Для такого подключения мы поднимем ещё один влан на msk-arbat-gw1. Его номер, разумеется, согласуется с провайдером. Пусть это будет VLAN 6 Предположим, провайдер предоставляет нам подсеть 198.51.100.0/28. Первые два адреса используются для организации линка (198.51.100.1 и 198.51.100.2), а оставшиеся мы используем, как пул для NAT’a. Впрочем, никто совершенно нам не мешает использовать и адрес 198.51.100.2 для пула. Так и сделаем: пул: 198.51.100.2-198.51.100.14 Для простоты предположим, что публичные сервера у нас находятся в одной подсети: 192.0.2.0/24. Как настроить линк и адреса вы вполне уже в курсе. Поскольку у нас только один маршрутизатор в сети провайдера, и все сети подключены непосредственно к нему, то необходимости настраивать маршрутизацию нету. А вот наш msk-arbat-gw1 должен знать куда отправлять пакеты в Интернет, поэтому нам нужен маршрут по умолчанию:
Теперь по порядку
Во первых настроим пул адресов
Теперь собираем ACL:
не имеет доступа в интернет вообще Готово
Имеют доступ только к профильным сайтам, например, Linkmeup.ru
Даём доступ всем хостам на оба сервера
Даём разрешение только финансовому директору — это только один хост.
Наши компьютеры с полным доступом
Пусть адреса эникиев будут одинаковыми: 172.16.х.222
Вот так выглядит сейчас ACL полностью:
Запускаем:
Но счастье не будет полным без настройки интерфейсов: На внешнем интерфейсе нужно дать команду ip nat outside На внутреннем: ip nat inside
Это позволит маршрутизатору понять откуда ждать пакеты, которые нужно будет обработать и куда их потом слать.
Show must go on!
Сразу проверяем, например, мы можем это делать с тестового ПК c аресом 192.0.2.7. Сейчас ничего не заработает, потому что для сети серверов у нас не настроен интерфейс на msk-arbat-gw1:
На последок одно замечание. Скорее всего натирующее устройство, у вас смотрит своим ip nat outside интерфейсом наружу — в Интернет. Поэтому на этот интерфейс не помешало бы повешать ACL, где вы запретите, разрешите, то что вам нужно. На этом вопросе не будем останавливаться уже в данной статье.
На этом первое знакомство с технологией NAT можно считать законченным. В качестве ещё одного ДЗ ответьте на вопрос, почему нет доступа в Интернет с компьютеров эникиев в Питере и в Кемерово. Ведь мы их добавили уже в список доступа.
Новый IP-план, планы коммутации по каждой точке и регламент Файл РТ с лабораторной Конфигурация устройств
Дополнительные ссылки: Два провайдера+NAT Полезная информация от cisco Наш коллега хабраюзер написал несколько статей по особенностям NAT. Особенно интересна может быть данная статья. Но как бы то ни было, никто не напишет о cisco лучше, чем cisco Обратная маска
PBRВ режиме глобальной конфигурации. Добавляем маршрут по умолчанию:
В списке доступа отфильтровываем трафик из сети 192.168.2.0/24
Создаём карту маршрутов, где обозначаем, что если пакет из сети 192.168.2.0/24, то для него назначить next-hop 10.0.2.1 (вместо 10.0.1.1)
Применяем карту на интерфейс:
Это лишь одно из применений мощного инструмента Policy-Based Routing, который, к сожалению, ни в каком виде не реализован в РТ.
rate-limit
На том же примере ограничим скорость для сети 192.168.1.0/24 до 1.5 Мб/с, а для 192.168.2.0/24 до 64 кб/с. На 10.0.1.1 можно выполнить следующие команды:
Марат eucariot Максим aka gluck
Отдельная благодарность за помощь в подготовке статьи Дмитрию JDima.
Проверяем с любого из наших подключенных компьютеров:
Как видите страничка открывается, но что там у нас с пингом?
Вот и всё. Проверяем с нужного узла (поскольку серверами в РТ не поддерживается телнет, проверяем на FTP):
А с постороннего узла
Тесты кликабельны 1) Пинг с компьютера ПК1 на Сервер1 2) TELNET с компьютера ПК1 на Сервер1 3) SSH с компьютера ПК1 на Сервер2 4) Пинг с Сервера2 на ПК1
Чтобы сервера в интернете были доступны по доменному имени, нам бы неплохо было обзавестись DNS-сервером в нашей сети:
Естественно его, нужно прописать на тех устройствах, с которых будем проверять доступ:
С компьютера админа доступно всё:
Из сети ПТО есть доступ только на сайт linkmeup.ru по 80-му порту (HTTP):
В сети ФЭО в мир выходит только 4.123 (финдиректор)
В бухгалтерии работают только сайты клиент-банков. Но, поскольку разрешение дано полностью на протокол IP, то их можно и пинговать:
Тут нам нужно настроить проброс портов, чтобы к ним можно было обращаться из Интернета:
А теперь:
Вот для этого в ACL Servers-out мы открывали также и 20-21-й порты для всех
Проверить также не сложно. Следуйте инструкциям: Сначала настраиваем почтовый сервер. Указываем домен и создаём двух пользователей.
Далее вносим домен в DNS. Этот шаг необязательный — можно к серверу обращаться и по IP, но почему бы и нет?
Настраиваем компьютер из нашей сети:
Из внешней:
Готовим письмо:
На локальном хосте нажимаем Receive:
