ＤＨＣＰとＮＡＰＴとの違い

質問

ＬＡＮを勉強中です、宜しくお願いします。
ＤＨＣＰとＮＡＰＴとはどのように違うのでしょうか。

本読むと、どちらもプライベートアドレスとグローバルアドレスを相互に変換すると書いていますが、その違いが良くわかりません。

回答No.6

ency

ANo2 ency です。
# 少々長文になります。。。

[ANo2 の回答へのお礼より抜粋]
【DHCPに関するご質問について】
> 動的にプライベートIPを割る振るほうが楽だと思うのですが、
> なぜ、動的な場合と、静的な場合があるのでしょうか。

動的に割り振るほうが、仕組みとして簡単なのはわかると思います。
端末が接続されるたびに、プールしているIPアドレスの中から空いているものを順に割り振っていけばよいわけですから。。。
ただこの場合、接続するたびに端末に割り振られるIPアドレスが変わることになります。
割り振られるIPアドレスが変わっても、ネームサーバの情報がその都度更新してくれれば良いですが、少しでもタイムラグがあると接続できなくなることもあります。
サービスによっては、これがネックになる場合もありますので、静的に割り振る仕組みができたとお考えいただければよいと思います。
静的に割り振るための方法として、MACアドレスを使用しているわけですね。

【NAPTに関するご質問について】
> 2つのクライアントが同じアプリを使ってWebにアクセスしていた場合には、同じ番号のポートがデフォルトでは
> 設定されていると思いますが、この場合にはIPとポートを認識して変換する意味があまり理解できません。
>
> そもそもIPを１対多でグローバルとプライベートに変換するのに、ポート番号が分かってなければ、
> １対多で変換できないのでしょうか。
> そのあたりの仕組みが実は本を読んでもよく理解出来ません。

変換されるのは、クライアント側のIPアドレス＋ポート番号であることに注意してください。
サーバ側のIPアドレス＋ポート番号は変換されませんので、複数の端末から同じWEBサーバに接続される場合、どれもあて先ポート番号 80 が設定されたままです。
このとき、クライアント側のポート番号は 32768以降 (だったかな？) の任意の値になりますので、これを変換の対象とするわけです。

実際には、グローバルアドレスを使いまわすことを目的に NAPT を使用することが多いようです。
そもそも、プライベートアドレスを使用する理由として、LAN内に接続する端末分のグローバルアドレスを用意できない場合があげられます。
ですので、できるだけ少ないグローバルアドレスで、できるだけ多くの端末からインターネット接続させたい場合なんかに、NAPT を使用するわけですね。

サーバ側は「送信元IPアドレス＋あて先IPアドレス＋送信元ポート番号＋あて先ポート番号」によって通信相手との接続を区別します。
このため、たとえば以下のように、複数のプライベートアドレスに対して、同じグローバルアドレスでも異なるポート番号をマッピングさせることで、問題なくインターネットと通信することが可能になるんです。
# どちらも、クライアント側のIPアドレス＋ポート番号である点に注意してください。
# また、
# P-IP：プライベートアドレス
# G-IP：グローバルアドレス
# とお考えください。

[1] P-IP: 10.10.10.10 / Port: 50000 ⇔ G-IP: 222.222.xxx.222 / Port: 60000
[2] P-IP: 10.10.10.20 / Port: 50000 ⇔ G-IP: 222.222.xxx.222 / Port: 65000

なお、NAT であれば異なるポート番号を割り当てることができないため、必ず1対1になります。
つまり、NAT の場合は、LAN内の全端末をインターネットに接続させる場合、端末数分のグローバルアドレスが必要になる点が、NAPT と大きく異なります。
# これも、クライアント側のIPアドレスである点に注意してください。
# また、どうしてこうなるのかは、以下の例と、上記の NAPT の例を比較してちょっと考えてみてください。

[1] P-IP: 10.10.10.10 ⇔ G-IP: 222.222.xxx.222
[2] P-IP: 10.10.10.20 ⇔ G-IP: 222.222.xxx.223

ちなみに、NAPT は IPアドレス (第3層: TCP/IP のインターネット層) とポート番号 (第4層: TCP/IP のトランスポート層) を対象にしたアドレス変換方式です。
このため、MACアドレス (第2層：TCP/IP のリンク層) を含めた設計になっていません。
「なぜ？」といわれても…IPアドレスからMACアドレスに変換する ARP (Address Resolution Protocol) との連携を複雑にしたくなかったのではないかなぁ…という予想はできますが、はっきりしたことは最初に考えた人に聞いてみるしかありません。
もし、MACアドレスを含めた形でアドレス変換をうまく行う方法が提案できれば、RFC になるかもしれませんね。

長文になってしまい、すみません。。。
こんな感じでいかがでしょうか？

お礼

encyさん、有難う御座います。

＞変換されるのは、クライアント側のIPアドレス＋ポート番号であることに注意してください。
＞サーバ側のIPアドレス＋ポート番号は変換されませんので、複数の端末から同じWEBサーバに接続される場合、どれもあて先ポート番号
80 が設定されたままです。
＞このとき、クライアント側のポート番号は 32768以降 (だったかな？) の任意の値になりますので、これを変換の対象とするわけです。

ここを誤解していました、クライアント側ではなく、サーバー側（宛先）のポート番号が同じなるのですね。

＞サーバ側は「送信元IPアドレス＋あて先IPアドレス＋送信元ポート番号＋あて先ポート番号」によって通信相手との接続を区別します。

この説明でよく理解出来ました。

＞NAPT は IPアドレス (第3層: TCP/IP のインターネット層) とポート番号 (第4層: TCP/IP のトランスポート層) を対象にしたアドレス変換方式です。

上記について再度質問のですが、各レイヤーがレイヤー毎にもっている情報をトータル的に、Webサーバー（ルーター？）が確認（コントロール）
しながら、アドレス変換（P-iP←→G-iP）を行いインターネットとやり取りしているという理解でよいのでしょうか？

以上宜しくお願いします。