Didacticiel sur Iptables, version 1.2.0


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VIII. Introduction à la Traduction d'adresse Réseau

Le NAT est une des plus grosses attractions de Linux et Iptables aujourd'hui. Au lieu d'utiliser une troisième solution coûteuse comme Cisco PIX, etc. nombre de petites entreprises et d'utilisateurs privés ont choisi de fonctionner avec ces solutions. Une des principales raisons est qu'elle est bon marché et sûre. Elle peut fonctionner sur un ordinateur ancien, une distribution Linux récente que vous pouvez télécharger gratuitement sur l'Internet, une carte réseau ou deux, et le cablage.

Ce chapitre décrira la théorie de base sur le NAT, comment il peut être utilisé, comment fonctionne-t-il et ce à quoi vous devez réfléchir avant de commencer à travailler sur ces sujets.

VIII-A. Comment le Nat est utilisé et termes et expressions de base

De façon basique, le NAT permet à un ou plusieurs hôtes de partager la même adresse IP. Par exemple, vous avez un réseau local composé de 5-10 clients. Leur adresse de passerelle par défaut pointe vers un serveur NAT. Normalement le paquet sera simplement transmis par la machine passerelle, mais dans le cas d'un serveur NAT c'est un peu différent.

Les serveurs NAT traduisent les adresses source et destination des paquets en adresses différentes. Le serveur NAT reçoit le paquet, réécrit les adresses source et/ou destination et ensuite recalcule la somme de contrôle du paquet. Une des utilisations les plus courantes du NAT est la fonction SNAT (Traduction d'Adresse Réseau Source). De façon basique, il est utilisé dans l'exemple au-dessus si nous n'avons pas les moyens ou ne voyons pas l'intérêt d'avoir une adresse IP publique pour chacun des clients. Dans ce cas, nous utilisons une de nos IP privées du réseau local (par exemple, 192.168.1.0/24). SNAT traduira toutes les adresses 192.168.1.0 en sa propre IP publique (par exemple, 217.115.95.34). De cette façon, il y aura 5-10 clients ou beaucoup plus qui utiliserons la même IP partagée.

Il existe aussi une chose appelée DNAT, qui peut être extrêment utile quand elle est utilisée avec la configuration des serveurs. En premier, vous pouvez en attendre le plus grand bien pour économiser de l'espace IP, ensuite, vous pouvez rendre plus ou moins impénétrable un pare-feu entre votre serveur et le serveur réel de façon aisée, ou simplement partager une IP entre plusieurs serveurs séparés physiquement. Par exemple, nous pouvons faire tourner un serveur web et ftp sur la même machine, tandis qu'il existe une machine physiquement distincte contenant différents services de chat que les employés travaillant à domicile ou étant sur la route peuvent utiliser en relation avec le personnel sur le site de l'entreprise. Nous pouvons alors faire fonctionner tous ces services sur la même IP depuis l'extérieur via DNAT.

L'exemple ci-dessus est aussi basé sur des ports séparés, souvent appelé PNAT. Nous ne nous référons pas très souvent à ce terme car il est inclu dans les fonctionnalités DNAT et SNAT de netfilter.

Dans Linux, il existe actuellement deux types séparés de NAT, Fast-NAT ou Netfilter-NAT. Fast-NAT est implémenté dans le code du routage IP du noyau Linux, tandis que Netfilter-NAT est aussi implémenté dans le noyau, mais à l'intérieur du code netfilter. Dans ce didacticiel nous ne verrons pas en détail le code du routage IP, sauf pour quelques notes. Fast-NAT est généralement appelé par ce nom car il est plus rapide que le code NAT netfilter. Il ne garde pas la trace des connexions. Le traçage de connexion prend de la puissance processeur, et le ralenti, ce qui est une des principales raisons pour laquelle Fast-NAT soit plus rapide que Netfilter-NAT. Comme nous l'avons dit, le mauvais côté de Fast-NAT est qu'il ne trace pas les connexions, ce qui indique qu'il ne sera pas capable de faire du SNAT correctement pour l'ensemble des réseaux, ni capable de faire du NAT sur des protocoles complexes comme FTP, IRC et d'autres que Netfilter-NAT est capable de faire très bien.

Un mot, pour finir, qui est un synonyme de SNAT, est le terme Masquerade (masquage/usurpation). Dans Netfilter, masquerade est à peu près la même chose que SNAT avec la différence que le masquerading traduira automatiquement la nouvelle IP source en adresse IP par défaut de l'interface réseau externe.

VIII-B. Divergences sur l'utilisation du NAT

Comme nous l'avons vu, il existe quelques divergences mineures sur l'utilisation du NAT. Le problème principal est que certains protocoles et applications peuvent ne pas fonctionner du tout. Heureusement, ces applications ne sont pas très communes dans les réseaux que vous administrez, et dans certains cas, ça ne créera pas de soucis.

Le second problème est que les applications et protocoles ne fonctionneront que partiellement. Ces protocoles sont plus communs que ceux qui ne fonctionnent pas du tout. Si des protocoles complexes continuent à être développés, c'est un problème continuel avec lequel nous devrons vivre. Spécialement si les protocoles ne sont pas standardisés.

Le troisième, et plus gros problème, à mon point de vue, est que l'utilisateur qui est situé derrière un serveur NAT pour accéder à une connexion Internet, aura du mal à exécuter son propre serveur. Il pourra le faire, mais ça lui coûtera beaucoup de temps et de travail pour le mettre en place. Dans les entreprises, ceci est préférable plutôt que d'avoir des tonnes de serveurs lancés par différents employés joignables depuis l'Internet, sans aucune supervision.

En dernière remarque sur les divergences à propos du NAT, il devrait être fait mention que le NAT est actuellement plus ou moins du bidouillage. Le NAT est une bouée de sauvetage car le IANA et d'autres organisations ont prévenus que l'Internet croissant de façon exponentielle, les adresses IP seront bientôt limitées. Le NAT est une solution au problème d'IPv4 (IP dont nous parlons jusqu'à présent fait partie d'IPv4, c'est à dire Internet Protocol version 4). La solution à long terme est le protocole IPv6, qui résout également beaucoup d'autres problèmes. IPv6 assigne les adresses sur 128 bits, tandis que IPv4 sur 32 bits seulement. C'est un énorme accroissement d'espace d'adressage. Il peut sembler ridicule d'avoir suffisamment d'adresses pour fournir une adresse IP à chaque atome de la planète, mais d'un autre côté, l'adressage IPv4 est trop réduit maintenant.

VIII-C. Exemple d'une machine NAT en théorie

Un petit scenario théorique dans lequel nous voulons faire du NAT entre 2 réseaux différents et une connexion Internet. Nous voulons connecter les deux réseaux ensemble, ces deux réseaux ayant accès l'un à l'autre et à l'Internet. Nous verrons les questions de matériel auxquelles vous devrez penser avant d'implémenter une machine NAT.

VIII-C-1. Ce qui est nécessaire pour une machine NAT

Avant d'aller plus loin, regardons d'abord quel type de matériel est nécessaire pour assembler une machine Linux faisant du NAT. Pour la plupart des petits réseaux, ce n'est pas un problème, mais si vous considérez des grands réseaux ça peut en devenir un. Le plus gros problème avec le NAT est qu'il consomme des ressources très rapidement. Pour un petit réseau privé avec 1-10 utilisateurs, un 486 avec 32 Mo de RAM devrait suffire. Cependant, si vous avez 100 ou d'avantage d'utilisateurs, vous devrez reconsiderez le choix du matériel. Bien sûr, il faut aussi considérer la bande passante, et combien de connexions seront ouvertes en même temps. Généralement, des ordinateurs anciens et mis au rebus, devraient faire l'affaire. En utilisant un ordinateur ancien, vous aurez un pare-feu très bon marché en comparaison d'autres pare-feux.

Vous devez également penser au problème des cartes réseau. Combien de réseaux séparés seront connectés à votre machine NAT/pare-feu ? La plupart du temps il est simplement suffisant de connecter un réseau à une connexion Internet. Si vous vous connectez à l'Internet via ethernet, vous devrez en principe avoir deux cartes ethernet, etc. Ce peut être une bonne idée de choisir des cartes réseau 10/100 mbits de bonne marque pour l'extensibilité, mais la plupart des cartes réseau feront l'affaire pour autant que les pilotes soient intégrés dans le noyau Linux. Un mot sur ce sujet : évitez d'utiliser des cartes réseau qui n'ont pas de pilote intégré dans le noyau des distributions Linux. J'ai trouvé en plusieurs occasions des cartes réseau de marques qui distribuent séparément les drivers et qui fonctionnent mal. Ils ne sont souvent pas très bien maintenus, et si vous utilisez ce type de matériel vous avez une chance très mince qu'il fonctionne correctement avec les mises à jour prochaines des noyaux Linux. Ce qui veut dire, que vous avez intérêt à payer un petit peu plus cher pour vos cartes réseau, mais ça se justifiera.

Notez que, si vous installez un pare-feu sur du matériel très ancien, essayez au moins d'utiliser les bus PCI ou mieux si possible. En priorité, les cartes réseau pourront être utilisées dans le futur lorsque vous ferez des mises à jour. Ainsi, les bus ISA sont extrêmement lent et lourds en usage CPU.

Enfin, une chose à considérer est combien de mémoire vous mettrez sur la machine NAT/pare-feu. Le mieux est de mettre au moins 64 Mo, même s'il est possible de tourner avec 32 Mo. Le NAT ne consomme pas énormément de mémoire, mais il peut être prudent d'en ajouter juste dans le cas où le trafic serait plus important que prévu.

Comme vous pouvez le voir, il y a plusieurs choses à considérer quand on parle de matériel. Mais, pour être honnête, dans la plupart des cas ça ne posera pas de problème, à moins que vous installiez une machine NAT pour un gros réseau. Pour un usage domestique vous pouvez plus ou moins utiliser le matériel que vous avez sous la main.

VIII-C-2. Emplacement des machines NAT

Ceci pourrait sembler simple, cependant, ce peut être plus ardu qu'on ne le penserait sur des gros réseaux. En général, la machine NAT devrait être située en périphérie du réseau. Ceci, la plupart du temps, veut dire que les machines NAT et de filtrage sont les mêmes machines, bien sûr. Ainsi, si vous avez de très grands réseaux, il peut être utile de séparer le réseau en plusieurs réseaux plus petits et assigner une machine NAT pour chacun de ces réseaux. Le NAT prenant beaucoup de temps processeur, ceci vous aidera à conserver la durée de rotation (RTT, Round Trip Time : temps que met un paquet pour joindre sa destination et envoyer un paquet en retour), la plus courte possible.

Dans notre exemple de réseau décrit ci-dessus, avec deux réseaux et une connexion Internet, nous devrons considérer la taille des deux réseaux. Si nous les considérons comme petits, 200 clients ne seront pas un problème pour une machine NAT décente. D'un autre côté, nous auront à fractionner la charge sur plusieurs machines en plaçant les IP publiques sur des machines NAT plus petites, chacune maintenant leur propre segment de réseau et laissant se rassembler le trafic sur une seule machine de routage spécifique. Ceci bien sûr, prenant en considération le fait que vous devez avoir suffisamment d'IP publiques pour toutes vos machines NAT, et qu'elles sont routées à travers votre machine routeur.

VIII-C-3. Comment placer les proxies ?

Les proxies sont généralement un problème lorsqu'ils sont accompagnés de NAT dans beaucoup de cas malheureusement, spécialement les proxies transparents. Un proxy normal ne causera pas trop de problèmes, mais en créant un proxy transparent c'est plus compliqué, spécialement dans les grands réseaux. Le premier problème est que les proxies prennent beaucoup de temps processeur, comme le NAT. Placer les deux sur la même machine n'est pas judicieux si vous avez à assurer un gros trafic réseau. Le second problème est que si vous traduisez l'IP source ainsi que l'IP destination, le proxy ne sera pas capable de savoir quel hôte contacter. Exemple, quel serveur est le client à contacter ? Localement, ceci a été résolu en ajoutant de l'information dans les structures internes de données créées pour les paquets, et ainsi les proxies comme Squid peuvent obtenir cette information.

Comme vous pouvez le voir, le problème est que vous n'avez pas beaucoup de choix si vous voulez utiliser un proxy transparent. Il existe, bien sûr, des possibilités mais elles ne sont pas réellement recommandables. Une possibilité est d'installer un proxy à l'extérieur du pare-feu et créer une entrée qui route tout le trafic web à travers cette machine, et localement NATer les paquets sur les bons ports pour le proxy. De cette façon, l'information est préservée pour le proxy et toujours disponible pour lui.

Le seconde possibilité est de simplement créer un proxy à l'extérieur du pare-feu, qui bloque tout le trafic web sauf le trafic venant du proxy. Comme ça, vous forcerez tous les utilisateurs à passer par le proxy. C'est un peu fruste comme moyen de faire, mais ça peut fonctionner.

VIII-C-4. Étape finale pour votre machine NAT

Dernière étape, réunissons toutes ces informations ensemble, et voyons comment nous pouvons installer une machine NAT. Regardons la figure des réseaux et voyons ce qu'elle dit. Nous avons décidé de placer un proxy à l'extérieur d'une machine NAT comme décrit plus haut. Cette zone peut être considérée comme une DMZ dans un sens, avec la machine NAT faisant routeur entre la DMZ et les deux réseaux de l'entreprise. Vous pouvez voir la topologie exacte dans l'image ci-dessous.

Image non disponible

Tout le trafic normal provenant des réseaux NATés seront envoyés, à travers la DMZ, directement au routeur, qui adressera le trafic vers l'Internet. Sauf, le trafic web de la partie netfilter de la machine NAT, routé vers la machine proxy. De quoi parlons nous ? Un paquet http est analysé par la machine NAT. La table Mangle peut alors être utilisée pour marquer le paquet avec une marque de filtrage (nfmark). Même plus tard quand nous voudrons router des paquets vers notre routeur, nous pourrons vérifier la marque de filtrage dans les tables de routage, et basé sur cette marque, nous pourrons choisir de router les paquets http vers le serveur proxy. Le serveur proxy fera alors son travail sur les paquets. Nous verrons ce sujet en détail plus loin.

La machine NAT possède une IP réelle disponible sur Internet, de même que le routeur et n'importe quelle autre machine présente sur l'Internet. Toutes les machines à l'intérieur de réseaux NATés auront des adresses IP privées, économisant de l'argent, et des adresses Internet.

VIII-C-5. Prochain chapitre

Nous avons expliqué dans ce chapitre le NAT et sa théorie. En particulier les divers points de vue, et quelques uns des problèmes pouvant survenir de l'utilisation du NAT et des proxies ensemble. les zones suivantes :

  • Utilisation du NAT
  • Composants du NAT
  • Histoire du NAT
  • Termes utilisés à propos du NAT
  • Examens du matériel en rapport avec le NAT
  • Problèmes avec le NAT

Tout ceci sera utilisé quand nous travaillerons avec Netfilter et Iptables. Le NAT est très largement utilisé dans les réseaux aujourd'hui, même si c'est seulement une solution intermédiaire pour un problème inattendu. Nous parlerons plus en détail du NAT plus loin lorsque nous verrons l'implémentation de Netfilter et Iptables.


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