Pourquoi le NAT a-t-il été créé ?
Course Contents
1. Pourquoi le NAT existe-t-il ?
Le NAT a été créé parce que l‘IPv4 n’a pas assez d’adresses IP pour tout le monde.
C’est la réponse courte à la question de savoir pourquoi la NAT a été créée. Mais explorons ensemble l’histoire complète de cette création.
Comme vous le savez peut-être, l’IPv4 utilise un format de 32 bits qui nous donne :
2^32 bits = 4,294,967,296 unique IPv4 addresses
Au début, cela semblait plus que suffisant. Plus de 4 milliards d’adresses IP semblaient constituer une réserve massive de dispositifs IP.
L’IPv4 n’a jamais été conçu pour l’internet moderne
À l’époque, l’internet était petit. Mais avec l’augmentation du nombre de personnes et d’appareils en ligne, nous nous sommes rapidement rendu compte que l’IPv4 n’était pas extensible. Chaque appareil connecté à l’internet a besoin d’une adresse IP, et soudain, ce nombre énorme n’a plus suffi.
Le NAT a été développé comme une solution à court terme pour prolonger la durée de vie de l’IPv4
2. Que s’est-il passé dans les années 1990 ?
Pour comprendre pourquoi la NAT est devenue nécessaire, remontons dans le temps.
Au début de l’internet, les institutions responsables de la gestion des adresses IPv4 ont commencé à attribuer de très grands blocs d’adresses IP à des organisations telles que HP, Ford et même à des universités comme le MIT.
Ces blocs étaient massifs, nous parlons du sous-réseau /8, ce qui signifie que chaque organisation a reçu plus de 16 millions d’adresses IP publiques, qu’elle en ait besoin ou non.
À l’époque, cela ne semblait pas poser de problème.
Mais dans les années 1990, l’internet a commencé à exploser en popularité, avec plus d’utilisateurs, plus de réseaux et plus d’appareils connectés.
L’IANA, qui était chargée d’attribuer les adresses IP à l’échelle mondiale, a rapidement été débordée…
Le modèle d’attribution était inefficace et un très grand nombre d’adresses sont restées inutilisées dans ces vastes attributions.
En 2019, toutes les adresses IPv4 publiques ont été officiellement épuisées.
Aucune nouvelle adresse IPv4 ne pouvait plus être attribuée.
Lorsque cette crise est devenue évidente, les ingénieurs ont commencé à chercher des solutions pour que l’IPv4 reste utilisable malgré la pénurie.
L’une des solutions les plus efficaces à ce problème s’est avérée être le NAT (Network Address Translation).
3. La première tentative de résolution du problème
Avant l’introduction de la NAT, les ingénieurs réseau ont essayé une autre approche…
IPv6 : la nouvelle adresse IP
L’une des premières idées était de concevoir une version entièrement nouvelle du protocole IP.
C’est ainsi que l’IPv6 a vu le jour.
Alors que l’IPv4 utilise un format d’adresse de 32 bits, l’IPv6 l’a étendu à 128 bits.
En d’autres termes :
2^128 bits = 340 undecillion possible addresses
Il s’agit d’un nombre astronomique, plus que suffisant pour donner à chaque appareil sur Terre une adresse IP unique… et il en reste encore beaucoup.
Sur le papier, l’IPv6 semblait être la solution parfaite.
Mais comme souvent, la théorie ne correspond pas à la réalité.
L’IPv4 était trop précieux pour être abandonné
Lorsque l’IPv6 a été prêt, le monde était déjà profondément investi dans l’IPv4.
La migration vers IPv6 nécessiterait :
- Remplacement du matériel incompatible
- Mise à jour des logiciels existants
- Formation des équipes informatiques
- Refonte de l’infrastructure du réseau
En bref : c’était trop cher, trop risqué et trop perturbateur.
La plupart des entreprises n’étaient pas prêtes et ne le sont toujours pas, des décennies plus tard.
Les ingénieurs ont donc reformulé le problème :
Comment continuer à utiliser l’IPv4… même si nous n’avons plus d’adresses IP publiques ?
La réponse ? Une astuce qui a permis à l’IPv4 de survivre :
NAT — Network Address Translation.
4. Comment ont-ils résolu le problème ?
Pour continuer à utiliser l’IPv4 malgré l’épuisement des adresses IP publiques, les ingénieurs ont introduit deux concepts fondamentaux :
- Adresses IPv4 privées
- NAT (Network Address Translation)
Adresses IPv4 privées – La première étape
La première étape a consisté à reconnaître que tous les appareils n’ont pas besoin d’être directement accessibles depuis l’internet. La plupart des appareils n’ont besoin de communiquer qu’au sein d’un réseau local.
Pour remédier à cette situation, la RFC 1918 a introduit trois plages d’adresses IPv4 réservées à un usage privé :
- 10.0.0.0/8
- 172.16.0.0/12
- 192.168.0.0/16
Ces adresses IP ne sont pas acheminées sur l’internet public. Elles sont réservées exclusivement à la communication interne au sein des foyers, des bureaux ou des réseaux d’entreprise.
Mais les adresses IP privées ne peuvent pas accéder à l’internet…
C’est là qu’intervient le NAT.
Le NAT (Network Address Translation) a été inventé pour résoudre un problème bien réel : les adresses IP privées ne sont pas autorisées sur l’internet. Si un appareil utilisant une adresse IP privée tente d’accéder à un site web, le trafic est tout simplement interrompu par un routeur sur l’internet.
Pour résoudre ce problème, le NAT a été conçu pour traduire les adresses IP privées en adresses IP publiques, afin que les appareils situés à l’intérieur d’un réseau local puissent continuer à communiquer avec le monde extérieur.
Prenons un exemple simple :
À l’intérieur d’une maison typique, les appareils se voient attribuer des adresses IP de la plage 192.168.1.0/24. Ces adresses ne fonctionnent qu’à l’intérieur de la maison et ne sont pas visibles sur l’internet. Lorsque l’un de ces appareils envoie une requête sur le web, le routeur appelé ici R1 intercepte le paquet et remplace l’adresse IP privée par sa propre adresse IP publique, par exemple 37.5.55.103.
Du point de vue de l’internet, tout le trafic provenant de la maison semble provenir de cette seule adresse IP publique. Le routeur garde la trace de l’appareil interne à l’origine de la demande, de sorte qu’il sait comment transmettre correctement la réponse.
Ce même processus se déroule dans des millions de foyers, de bureaux et de réseaux à travers le monde.
Comme le montre le diagramme, plusieurs réseaux peuvent utiliser exactement la même plage d’adresses IP privées 192.168.1.0/24. Un foyer utilise l’adresse IP publique 37.5.55.103, un autre 210.6.12.104 et un troisième 31.0.10.145. Même si les adresses IP internes sont identiques, il n’y a pas de conflit parce que chaque réseau est isolé et que le NAT effectue la traduction d’adresse nécessaire à la périphérie.
Cette approche permet de réutiliser à l’infini les adresses IP privées dans différents environnements, tout en conservant une connectivité internet complète grâce aux adresses IP publiques.
C’est donc une solution élégante. Mais comment NAT gère-t-il réellement toutes ces traductions en coulisses ?
C’est exactement ce que nous allons explorer dans la section suivante.
5. Comment fonctionne le NAT (étape par étape)
Prenons un exemple concret.
Imaginez que votre ordinateur veuille envoyer une requête DNS au serveur DNS de Google à l’adresse 8.8.8.8. Votre appareil dispose d’une adresse IP privée : 192.168.1.5.
Étape 1 : Le paquet est envoyé
Votre PC génère un paquet contenant les informations suivantes :
- IP source : 192.168.1.5 (privé)
- IP de destination : 8.8.8.8 (public)
Comme la destination se trouve en dehors du réseau local, le paquet est envoyé à la passerelle par défaut (votre routeur).
Étape 2 : Le routeur traduit l’IP
Lorsque le paquet atteint le routeur, il effectue trois actions :
- Reconnaît que le paquet quitte le réseau local.
- Remplace l’IP source (192.168.1.5) par sa propre IP publique (37.3.45.100).
- Enregistre la traduction dans une table NAT, en associant l’IP privée et l’IP publique.
Il transmet ensuite le paquet à l’internet.
Étape 3 : Le serveur DNS répond
Le serveur DNS de Google reçoit la demande et répond à l’adresse IP publique du routeur (37.3.45.100).
Étape 4 : Le routeur traduit à nouveau
Lorsque la réponse arrive :
- Le routeur vérifie la table NAT pour savoir quel appareil interne a fait la demande.
- Il remplace l’IP de destination (37.3.45.100) par l’IP privée d’origine (192.168.1.5).
- Il transmet la réponse à votre PC.
C’est ainsi que le NAT permet à un appareil doté d’une adresse IP privée de communiquer avec l’internet public.
En coulisses, NAT suit dynamiquement chaque connexion en temps réel. Cela permet à des milliers d’appareils au sein d’un réseau privé de partager une seule adresse IP publique, sans conflit ni confusion.