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 folgende Aufgaben: 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-Karte 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 Karte hervorgeht (192.168.1.10:55124) ↔ (203.0.113.5:62001) in seiner NAT-Tabelle und leitet die Verbindung weiter.

4. Der Server antwortet auf 203.0.113.5:62001.

5. Der Router überprüft die NAT-Tabelle, stellt fest, dass die Adresse auf 192.168.1.10:55124 verweist, schreibt die Zieladresse um und leitet die Antwort an Ihren Laptop weiter.

Dein Laptop hat nie bemerkt, dass er sich hinter einem NAT befand. Der Webserver hat nie bemerkt, 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. Nebenwirkung. Geräte hinter einem 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 ist eine nützliche Standardeinstellung, stellt jedoch keine Firewall dar und sollte nicht als solche betrachtet werden.

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 Umgehungslösungen (Portweiterleitung, NAT-Traversal, Hole-Punching), doch diese sind 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, sodass zur Zuordnung des Datenverkehrs zu einem bestimmten Gerät die Protokolle des NAT-Gateways erforderlich sind.

NAT und Simbase-SIMs

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

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

• Die SIM-Karte kann eingehende Nachrichten nicht annehmen Verbindungen. Ihre Server können keine direkte Verbindung zur SIM herstellen.

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

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

Wenn NAT zum Problem wird

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

• Remote-SSH an einen Router oder ein Gateway

• Benutzeroberfläche für die Fernkonfiguration auf einem bereitgestellten Gerät

• Vom Server initiiert Befehl an das Gerät senden (z. B. „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 NAT auf Netzbetreiberebene. Ihr Netzbetreiber leitet Ihren Datenverkehr hinter seine öffentliche IP-Adresse weiter, bevor er 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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