Die meisten mit dem Internet verbundenen Geräte weltweit verfügen nicht über eine eigene öffentliche IP-Adresse. Sie befinden sich in einem privaten Netzwerk, teilen sich eine einzige öffentliche IP-Adresse und sind auf einen Router angewiesen, der die Adressen zwischen den beiden Netzwerken umwandelt. Dieser Router übernimmt NAT: Network Address Translation. In diesem Artikel wird erläutert, wie NAT funktioniert, warum es überall zum Einsatz kommt und was dies für Ihre Simbase-SIM bedeutet.

Was NAT macht

Ein NAT-Gateway befindet sich zwischen einem privaten Netzwerk und dem öffentlichen Internet. Seine Aufgabe besteht darin, die IP-Adressen in den Datenpaketen so umzuschreiben, dass:

• Ausgehender Datenverkehr Von einem privaten Gerät aus sieht es so aus, als käme der Datenverkehr von der öffentlichen IP-Adresse des Gateways.

• Rückverkehr vom Internet zum Gateway wird an das richtige private Gerät weitergeleitet.

Eine vereinfachte Schritt-für-Schritt-Anleitung:

1. Ihr Laptop (private IP 192.168.1.10) sendet eine Anfrage an einen Webserver.

2. Das Paket verlässt Ihren Laptop mit der Quelle 192.168.1.10 und Zielort 93.184.216.34 (der Server).

3. Der Router oder das NAT-Gateway fängt das Paket ab. Er ersetzt die Quelladresse durch seine eigene öffentliche IP-Adresse (beispielsweise 203.0.113.5), wie aus der Kartierung hervorgeht (192.168.1.10:55124) ↔ (203.0.113.5:62001) in seiner NAT-Tabelle und leitet die Daten weiter.

4. Der Server antwortet auf 203.0.113.5:62001.

5. Der Router durchsucht die NAT-Tabelle und stellt fest, dass dies auf 192.168.1.10:55124, schreibt das Ziel neu und leitet die Antwort an Ihren Laptop weiter.

Dein Laptop wusste gar nicht, dass er sich hinter einem NAT befand. Der Webserver wusste gar nicht, dass es ein privates Netzwerk gab.

Warum es NAT gibt

Drei Gründe:

1. Einsparung von IPv4-Adressen. Es gibt etwa 4,3 Milliarden IPv4-Adressen, aber weitaus mehr Geräte. Dank NAT können sich Tausende von Geräten eine Adresse teilen.

2. Integrierte Firewall. Geräte hinter NAT sind vom Internet aus nicht direkt erreichbar. Pakete, die an das Gateway gesendet werden und für die kein passender Eintrag in der NAT-Tabelle vorhanden ist, werden verworfen. Dies stellt eine strenge Standard-Sicherheitsmaßnahme dar.

3. Netzunabhängigkeit. Jedes private Netzwerk kann denselben Adressraum nutzen (192.168.x.x) ohne sich mit anderen abzustimmen.

Die Nachteile von NAT

• Eingehende Verbindungen werden standardmäßig blockiert. Wenn etwas im Internet mit Ihrem Gerät kommunizieren möchte, kann es die Verbindung nicht selbst herstellen. Es gibt zwar Umgehungsmöglichkeiten (Portweiterleitung, NAT-Traversal, Hole-Punching), diese sind jedoch komplex und unzuverlässig.

• Manche Protokolle haben Schwierigkeiten. Alles, was IP-Adressen in die Anwendungsdaten einbettet (ältere VoIP-Protokolle, FTP im aktiven Modus, einige VPN-Protokolle), funktioniert unter NAT nicht, es sei denn, das Gateway verfügt über spezielle Hilfsfunktionen.

• Die Verbindungsverfolgung hat ihre Grenzen. Geräte mit sehr hohem Durchsatz können bei kleinen Gateways die NAT-Tabelle überlasten.

• Das Protokollieren ist schwieriger. Aus Sicht des Internets erscheinen alle Ihre Geräte als eine einzige IP-Adresse; um den Datenverkehr einem bestimmten Gerät zuzuordnen, sind daher die Protokolle des NAT-Gateways erforderlich.

NAT- und Simbase-SIM-Karten

Standardmäßig Jede Simbase-SIM-Karte befindet sich hinter einem NAT-Gateway im Simbase-Mobilfunkkern. Das bedeutet:

• Die SIM-Karte kann Ausgangsprozess starten Verbindungen zu Ihren APIs, MQTT-Brokern, Webservern und allem, was im Internet zu finden ist.

• Die SIM-Karte kann keine eingehenden Anrufe annehmen Verbindungen. Ihre Server können keine direkte Verbindung zur SIM herstellen.

• Die SIM-Karte erhält eine private IP-Adresse das ist aus dem Internet nicht einsehbar.

Für typische IoT-Anwendungsfälle (ein Gerät, das einen Server abfragt oder Daten über MQTT oder HTTP übermittelt) ist dies genau das Richtige. Es ist sicher, einfach und verursacht keine zusätzlichen Kosten.

Wenn NAT zum Problem wird

NAT steht dir im Weg, wenn du es brauchst von außen an das Gerät herankommen:

• SSH-Fernzugriff an einen Router oder ein Gateway

• Benutzeroberfläche für die Fernkonfiguration auf einem bereitgestellten Gerät

• Vom Server initiiert Befehl an das Gerät senden (zum Beispiel „Aufwachen und Bericht erstatten“)

• Eine Andacht abhalten auf dem Gerät (Webserver, RTSP-Kamerabild)

• Site-to-Site-VPN auf dem Gerät beendet

Für alle diese Fälle müssen Sie das NAT für diese SIM-Karte umgehen. Simbase erreicht dies durch die Zuweisung einer Öffentliche IP-Adresse, das den Datenverkehr über ein dediziertes Gateway mit einer routbaren Adresse leitet.

Siehe Öffentliche IP-Adressen für die einzelnen Schritte.

NAT vs. CGNAT

Möglicherweise sehen Sie CGNAT (Carrier-Grade NAT) in Diskussionen über Mobilfunknetze. CGNAT ist ein NAT, das auf Betreiberebene durchgeführt wird. Ihr Mobilfunkanbieter leitet Ihren Datenverkehr hinter seine öffentliche IP-Adresse um, bevor dieser das Internet erreicht. Die meisten Mobilfunknetze für Privatkunden nutzen CGNAT. Aus Sicht des Geräts unterscheidet es sich nicht von gewöhnlichem NAT.

SIM-Karten ohne öffentliche IP-Adresse werden am Simbase-Gateway per NAT weitergeleitet. Der Effekt entspricht dem von CGNAT in einem Mobilfunknetz für Privatkunden: eine private IP-Adresse auf dem Gerät, eine gemeinsam genutzte öffentliche Adresse mit Zugang zum Internet und keine eingehenden Verbindungen.

Häufig gestellte Fragen

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