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NAT / PAT の仕組みと設定方法

NW(CCNA)
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ネットワークにおける「NAT（Network Address Translation）」と「PAT（Port Address Translation）」は、プライベートネットワーク内の端末がインターネットにアクセスする際に欠かせない技術です。この記事では、NATとPATの基本的な仕組み、種類、設定方法、そしてトラブル時の確認ポイントまで解説します。

■ NATとは

NAT（Network Address Translation）は、内部ネットワークのプライベートIPアドレスを、外部ネットワーク（インターネット）に出る際にグローバルIPアドレスに変換する仕組みです。これにより、社内の複数の端末がインターネットアクセスを共有できるようになります。

● NATが必要な理由

  • プライベートIPアドレスはインターネット上で直接通信できない
  • グローバルIPアドレスの節約（IPv4枯渇対策）
  • 内部ネットワークのセキュリティ向上

■ NATの種類

種類概要用途
Static NAT（静的NAT）1つのプライベートIPを固定的に1つのグローバルIPに変換するサーバ公開（Webサーバ・メールサーバ）など
Dynamic NAT（動的NAT）複数のプライベートIPをプールされたグローバルIPに動的に割り当てる外部アクセスのある中規模ネットワーク
PAT（Port Address Translation）複数のプライベートIPを1つのグローバルIPに変換し、ポート番号で識別する一般的な家庭・企業LANでのインターネットアクセス

■ NAT / PAT の動作イメージ

# 内部から外部への通信時の流れ
192.168.1.10:12345 → (変換) → 203.0.113.5:50001
192.168.1.11:12346 → (変換) → 203.0.113.5:50002

# 外部からの応答時
203.0.113.5:50001 → (逆変換) → 192.168.1.10:12345
203.0.113.5:50002 → (逆変換) → 192.168.1.11:12346

このように、PATではポート番号を使ってどの内部ホストからの通信かを区別します。

■ Ciscoルータでの設定例

! 内部と外部のインターフェースを定義
Router(config)# interface gigabitEthernet0/0
Router(config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
Router(config-if)# ip nat inside
Router(config-if)# exit

Router(config)# interface gigabitEthernet0/1
Router(config-if)# ip address 203.0.113.5 255.255.255.0
Router(config-if)# ip nat outside
Router(config-if)# exit

! PATの設定（動的NAT）
Router(config)# access-list 1 permit 192.168.1.0 0.0.0.255
Router(config)# ip nat inside source list 1 interface gigabitEthernet0/1 overload

上記の設定により、192.168.1.0/24 の端末が外部へ出る際、203.0.113.5 に変換されます。「overload」はPATを有効化するためのキーワードです。

■ LinuxでのNAT設定例（iptables使用）

# IPフォワーディング有効化
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

# NATマスカレード設定
iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE

上記は、LinuxでPAT（マスカレード）を行う最も基本的な設定例です。

■ トラブルシューティングのポイント

  • 変換テーブルの確認： Ciscoでは show ip nat translations
  • 統計情報の確認： show ip nat statistics
  • ACL設定ミス： 内部アドレス範囲が誤っていないか確認
  • インターフェース指定： inside / outside の設定ミスがないか確認
  • Linuxの場合： iptables -t nat -L -n -v でルール確認

■ まとめ

  • NATは内部プライベートアドレスをグローバルアドレスへ変換する技術
  • PATは複数端末が1つのグローバルIPを共有できる仕組み
  • 設定時は「インターフェース指定」「ACL範囲」「overload」の3点を必ず確認
  • トラブル時は変換テーブルと統計情報を最初に確認する

これらを正しく理解しておくことで、ネットワークの設計・運用・トラブル対応すべてに役立つ知識となります。

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