Configuración de PAT (NAT con sobrecarga)

En esta sección se abarca la configuración, la verificación y el análisis PAT o NAT con sobrecarga. Se detalla los comandos junto con un ejemplo práctico.

¡Bienvenido a CCNA desde Cero!: Este tema forma parte del Capítulo 9 del curso de Cisco CCNA 2, para un mejor seguimiento del curso puede ir a la sección CCNA 2 para guiarse del índice.

PAT (también denominada “NAT con sobrecarga”) conserva las direcciones del conjunto de direcciones globales internas al permitir que el router use una dirección global interna para muchas direcciones locales internas. En otras palabras, se puede utilizar una única dirección IPv4 pública para cientos, incluso miles de direcciones IPv4 privadas internas. Cuando se configura este tipo de traducción, el router mantiene suficiente información acerca de los protocolos de nivel superior, de los números de puerto TCP o UDP, por ejemplo, para volver a traducir la dirección global interna a la dirección local interna correcta. Cuando se asignan varias direcciones locales internas a una dirección global interna, los números de puerto TCP o UDP de cada host interno distinguen entre las direcciones locales.

Nota: la cantidad total de direcciones internas que se pueden traducir a una dirección externa teóricamente podría ser de hasta 65 536 por dirección IPv4. Sin embargo, la cantidad de direcciones internas a las que se puede asignar una única dirección IPv4 es aproximadamente 4000.

1. Pasos para configurar PAT: Conjunto de direcciones

Existen dos formas de configurar PAT, según cómo el ISP asigna las direcciones IPv4 públicas. En primer lugar, el ISP asigna más de una dirección IPv4 pública a la organización y, en segundo lugar, asigna una única dirección IPv4 pública que se requiere para que la organización se conecte al ISP.s

Si se emitió más de una dirección IPv4 pública para un sitio, estas direcciones pueden ser parte de un conjunto utilizado por PAT. Esto es similar a la NAT dinámica, con la excepción de que no existen suficientes direcciones públicas para realizar una asignación uno a uno entre direcciones internas y externas. Una gran cantidad de dispositivos comparte el pequeño conjunto de direcciones.

En la siguiente tabla, se muestran los pasos para configurar PAT a fin de que utilice un conjunto de direcciones. La diferencia principal entre esta configuración y la configuración para NAT dinámica uno a uno es que se utiliza la palabra clave overload. La palabra clave overload habilita PAT.

Tabla de pasos para configurar PAT.
PasosComando
1. Definir el conjunto de direcciones globales que se debe usar para la traducción de sobrecarga.ip nat pool nombre primera-ip última-ip {netmask máscara de red| prefix-length longitud-prefijo}
2. Definir una lista de acceso estándar que permita las direcciones que se deben traducir.access-list número-lista-acceso permit origen [comodín-origen]
3. Especificar la lista de acceso y el conjunto que se definieron en los pasos anteriores para establecer la traducción de sobrecarga.ip nat inside source list número-lista-acceso pool nombre overload
4. Identificar la interfaz interna.interface tipo número
ip nat inside
5. Identificar la interfaz externa.interface tipo número
ip nat outside

1.1. Ejemplo de configuración de PAT

La configuración de ejemplo que se muestra en la Imagen 1 establece la traducción de sobrecarga para el conjunto de NAT denominado NAT-POOL2. NAT-POOL2 contiene las direcciones de 209.165.200.226 a 209.165.200.240. Los hosts en la red 192.168.0.0/16 están sujetos a traducción. La interfaz S0/0/0 se identifica como interfaz interna, y la interfaz S0/1/0 se identifica como interfaz externa.

Ejemplo de PAT con conjunto de direcciones

Imagen 1: Ejemplo de PAT con conjunto de direcciones

R2(config)# ip nat pool NAT-POOL2 209.165.200.226 209.165.200.240 
netmask 255.255.255.224
R2(config)# access-list 1 permit 192.168.0.0 0.0.255.255
R2(config)# ip nat inside source list 1 pool NAT-POOL2 overload
R2(config)# interface Serial0/0/0
R2(config-if)# ip nat inside
R2(config)# interface Serial0/1/0
R2(config-if)# ip nat outside

2. Pasos para configurar PAT: Dirección única

En la Imagen 2, se muestra la topología de una implementación de PAT para la traducción de una única dirección IPv4 pública. En el ejemplo, todos los hosts de la red 192.168.0.0/16 (que coincide con la ACL 1) que envían tráfico a Internet a través del router R2 se traducen a la dirección IPv4 209.165.200.225 (dirección IPv4 de la interfaz S0/1/0). Los flujos de tráfico se identifican por los números de puerto en la tabla de NAT, ya que se utilizó la palabra clave overload.

Configurar PAT Dirección única

Imagen 2: Configurar PAT Dirección única

En la siguiente tabla, se muestran los pasos que se deben seguir para configurar PAT con una única dirección IPv4. Si solo hay una única dirección IPv4 pública disponible, la configuración de sobrecarga generalmente asigna la dirección pública a la interfaz externa que se conecta al ISP. Todas las direcciones internas se traducen a la única dirección IPv4 cuando salen de la interfaz externa.

Tabla de pasos para configurar PAT: Dirección única.
PasosComando
1. Definir una lista de acceso estándar que permita las direcciones que se deben traducir.access-list número-lista-acceso permit origen [wildcard-origen]
2. Especificar las opciones de ACL, interfaz de salida y sobrecarga para establecer la traducción dinámica de origen.ip nat inside source list número-lista-acceso interface tipo número overload
3. Identificar la interfaz interna.interface tipo número
ip nat inside
4. Identificar la interfaz externa.interface tipo número
ip nat outside

La configuración es similar a la de NAT dinámica, excepto que, en lugar de un conjunto de direcciones, se utiliza la palabra clave interface para identificar la dirección IPv4 externa. Por lo tanto, no se define ningún conjunto de NAT.

3. Proceso de PAT

El proceso de NAT con sobrecarga es el mismo, ya sea que se utilice un conjunto de direcciones o una única dirección. En el ejemplo anterior de PAT, la PC1 desea comunicarse con el servidor web Svr1 por medio de una única dirección IPv4 pública. Al mismo tiempo, otro cliente, la PC2, desea establecer una sesión similar con el servidor web Svr2. Tanto la PC1 como la PC2 se configuraron con direcciones IPv4 privadas, con el R2 habilitado para PAT.


3.1. Proceso de la computadora al servidor

Análisis PAT computadoras a servidores

Imagen 3: Análisis de PAT de las computadoras a los servidores

  • 1. En la Imagen 3, se muestra que la PC1 y la PC2 envían paquetes a los servidores Svr1 y Svr2, respectivamente. La PC1 tiene la dirección IPv4 de origen 192.168.10.10 y utiliza el puerto de origen TCP 1444. La PC2 tiene la dirección IPv4 de origen 192.168.10.11 y, por casualidad, se le asigna el mismo puerto de origen 1444.
  • 2. El paquete de la PC1 llega primero al R2. Mediante el uso de PAT, el R2 modifica la dirección IPv4 de origen a 209.165.200.225 (dirección global interna). En la tabla de NAT, no hay ningún otro dispositivo que use el puerto 1444, de modo que PAT mantiene el mismo número de puerto. El paquete luego se reenvía hacia el Svr1 en 209.165.201.1.
  • 3. A continuación, llega el paquete de la PC2 al R2. PAT está configurada para utilizar una única dirección IPv4 global interna para todas las traducciones, 209.165.200.225. Al igual que con el proceso de traducción para la PC1, PAT cambia la dirección IPv4 de origen de la PC2 a la dirección global interna 209.165.200.225. Sin embargo, la PC2 tiene el mismo número de puerto de origen que una entrada actual de PAT, la traducción para la PC1. PAT aumenta el número de puerto de origen hasta que sea un valor único en su tabla. En este caso, la entrada del puerto de origen en la tabla de NAT y el paquete de la PC2 reciben el número 1445.

Si bien la PC1 y la PC2 usan la misma dirección traducida, la dirección global interna 209.165.200.225, y el mismo número de puerto de origen 1444, el número de puerto modificado para la PC2 (1445) hace que cada entrada en la tabla de NAT sea única. Esto se torna evidente cuando los paquetes se devuelven desde los servidores hacia los clientes.

3.2. Proceso del servidor a la computadora

Análisis PAT de servidores a computadoras

Imagen 4: Análisis de PAT de los servidores a las computadoras

  • 4. Como se muestra en la Imagen 4, en un intercambio típico entre cliente y servidor, los servidores Svr1 y Svr2 responden a las solicitudes recibidas de la PC1 y la PC2, respectivamente. Los servidores usan el puerto de origen del paquete recibido como puerto de destino y la dirección de origen como dirección de destino para el tráfico de retorno. Al parecer, los servidores se comunican con el mismo host en 209.165.200.225, pero no es así.
  • 5. A medida que llegan los paquetes, el R2 ubica una única entrada en su tabla de NAT mediante la dirección de destino y el puerto de destino de cada paquete. En el caso del paquete del Svr1, la dirección IPv4 de destino 209.165.200.225 tiene varias entradas, pero solo una con el puerto de destino 1444. Mediante la entrada de su tabla, el R2 cambia la dirección IPv4 de destino del paquete a 192.168.10.10, sin necesidad de modificar el puerto de destino. Luego, el paquete se reenvía hacia la PC1.
  • 6. Cuando llega el paquete del Svr2, el R2 realiza una traducción similar. La dirección IPv4 de destino 209.165.200.225 vuelve a aparecer en varias entradas. Sin embargo, con el puerto de destino 1445, el R2 puede identificar una única entrada de traducción. La dirección IPv4 de destino se modifica a 192.168.10.11. En este caso, el puerto de destino también se debe volver a modificar a su valor original de 1444, que está almacenado en la tabla de NAT. Luego, el paquete se reenvía hacia la PC2.

4. Verificación de una PAT

El router R2 se configuró para proporcionar PAT a los clientes de 192.168.0.0/16. Cuando los hosts internos salen del router R2 a Internet, se traducen a una dirección IPv4 del conjunto de PAT con un único número de puerto de origen.

Para verificar PAT, se usan los mismos comandos que se usan para verificar la NAT estática y dinámica, como se muestra más abajo. El comando show ip nat translations muestra las traducciones de dos hosts distintos a servidores web distintos. Observe que se asigna la misma dirección IPv4 209.165.200.226 (dirección global interna) a dos hosts internos distintos. Los números de puerto de origen en la tabla de NAT distinguen las dos transacciones.

R2# show ip nat translations
Pro Inside global         Inside local        Outside local      Outside global
tcp 209.165.200.226:51839 192.168.10.10:51839 209.165.201.1:80   209.165.201.1:80
tcp 209.165.200.226:42558 192.168.11.10:42558 209.165.202.129:80 209.165.202.129:80
R2#

Como se muestra a continuación, el comando show ip nat statistics verifica que NAT-POOL2 haya asignado una única dirección para ambas traducciones. El resultado incluye información sobre la cantidad y el tipo de traducciones activas, los parámetros de configuración NAT, la cantidad de direcciones en el conjunto y la cantidad que se asignó.

R2# clear ip nat statistics

R2# show ip nat statistics
Total active translations: 2 (0 static, 2 dynamic; 2 extended)
Peak translations: 2, occurred 00:00:05 ago
Outside interfaces:
 Serial0/0/1
Inside interfaces: 
 Serial0/1/0
Hits: 4 Misses: 0
CEF Translated packets: 4, CEF Punted packets: 0
Expired translations: 0
Dynamic mappings:
-- Inside Source
[Id: 3] access-list 1 pool NAT-POOL2 refcount 2
pool NAT-POOL2: netmask 255.255.255.224
 start 209.165.200.226 end 209.165.200.240
 type generic, total addresses 15, allocated 1 (6%), misses 0

Total doors: 0
Appl doors: 0
Normal doors: 0
Queued Packets: 0
R2#

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