Network Address Translation (NAT): Cara lain menghemat IP Address

Misi awal Internet adalah sebagai jaringan komunikasi non-profit. Pada awalnya, Internet didesain tanpa memperhatikan dunia bisnis. Kemudian hal ini menjadi masalah sekarang dan di masa depan. Dengan semakin banyaknya penghuni Internet, baik pencari informasi maupun penyedia informasi, maka kebutuhan akan pengalamatan di Internet makin membengkak. Kebutuhan besar akan IP address biasanya terjadi di jaringan komputer perusahaan dan LAN-LAN di lembaga pendidikan.
IP address sebagai sarana pengalamatan di Internet semakin menjadi barang mewah dan ekslusif. Tidak sembarang orang sekarang ini bisa mendapatkan IP address yang valid dengan mudah. Oleh karena itulah dibutuhkan suatu mekanisme yang dapat menghemat IP address. Logika sederhana untuk penghematan IP address ialah dengan meng-share suatu nomor IP address valid ke beberapa client IP lainnya. Atau dengan kata lain beberapa komputer bisa mengakses Internet walau kita hanya memiliki satu IP address yang valid. Salah satu Mekanisme itu disediakan oleh Network Address Translation (NAT)

Beberapa Konsep Dasar
Sebelum kita membahas lebih lanjut ada baiknya kita urai kembali konsep-konsep dasar yang harus dipahami sebelum masuk ke NAT. Diantaranya adalah TCP/IP, Gateway/Router, dan Firewall.

TCP/IP
Protokol yang menjadi standar dan dipakai hampir oleh seluruh komunitas Internet adalah TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Agar komputer bisa berkomunikasi dengan komputer lainnya, maka menurut aturan TCP/IP, komputer tersebut harus memiliki suatu address yang unik. Alamat tersebut dinamakan IP address. IP Address memiliki format sbb: aaa.bbb.ccc.ddd. Contohnya: 167.205.19.33
Yang penting adalah bahwa untuk berkomunikasi di Internet, komputer harus memiliki IP address yang legal. Legal dalam hal ini artinya adalah bahwa alamat tersebut dikenali oleh semua router di dunia dan diketahui bahwa alamat tersebut tidak ada duplikatnya di tempat lain. IP address legal biasanya diperoleh dengan menghubungi InterNIC.
Suatu jaringan internal bisa saja menggunakan IP address sembarang. Namun untuk tersambung ke Internet, jaringan itu tetap harus menggunakan IP address legal. Jika masalah routing tidak dibereskan (tidak menggunakan IP address legal), maka saat sistem kita mengirim paket data ke sistem lain, sistem tujuan itu tidak akan bisa mengembalikan paket data tersebut, sehingga komunikasi tidak akan terjadi.
Dalam berkomunikasi di Internet/antar jaringan komputer dibutuhkan gateway/router sebagai jembatan yang menghubungkan simpul-simpul antar jaringan sehingga paket data bisa diantar sampai ke tujuan.

Gateway/Router
Gateway adalah komputer yang memiliki minimal 2 buah network interface untuk menghubungkan 2 buah jaringan atau lebih. Di Internet suatu alamat bisa ditempuh lewat gateway-gateway yang memberikan jalan/rute ke arah mana yang harus dilalui supaya paket data sampai ke tujuan. Kebanyakan gateway menjalankan routing daemon (program yang meng-update secara dinamis tabel routing). Karena itu gateway juga biasanya berfungsi sebagai router. Gateway/router bisa berbentuk Router box seperti yang di produksi Cisco, 3COM, dll atau bisa juga berupa komputer yang menjalankan Network Operating System plus routing daemon. Misalkan PC yang dipasang Unix FreeBSD dan menjalankan program Routed atau Gated. Namun dalam pemakaian Natd, routing daemon tidak perlu dijalankan, jadi cukup dipasang gateway saja.
Karena gateway/router mengatur lalu lintas paket data antar jaringan, maka di dalamnya bisa dipasangi mekanisme pembatasan atau pengamanan (filtering) paket-paket data. Mekanisme ini disebut Firewall.

Firewall
Sebenarnya Firewall adalah suatu program yang dijalankan di gateway/router yang bertugas memeriksa setiap paket data yang lewat kemudian membandingkannya dengan rule yang diterapkan dan akhirnya memutuskan apakah paket data tersebut boleh diteruskan atau ditolak. Tujuan dasarnya adalah sebagai security yang melindungi jaringan internal dari ancaman dari luar. Namun dalam tulisan ini Firewall digunakan sebagai basis untuk menjalankan Network Address Translation (NAT).
Dalam FreeBSD, program yang dijalankan sebagai Firewall adalah ipfw. Sebelum dapat menjalankan ipfw, kernel GENERIC harus dimodifikasi supaya mendukung fungsi firewall. Ipfw mengatur lalu lintas paket data berdasarkan IP asal, IP tujuan, nomor port, dan jenis protocol. Untuk menjalankan NAT, option IPDIVERT harus diaktifkan dalam kernel.

DIVERT (mekanisme diversi paket kernel)
Socket divert sebenarnya sama saja dengan socket IP biasa, kecuali bahwa socket divert bisa di bind ke port divert khusus lewat bind system call. IP address dalam bind tidak diperhatikan, hanya nomor port-nya yang diperhatikan. Sebuah socket divert yang dibind ke port divert akan menerima semua paket yang didiversikan pada port tersebut oleh mekanisme di kernel yang dijalankan oleh implementasi filtering dan program ipfw. Mekanisme ini yang dimanfaatkan nantinya oleh Network Address Translator.
Itulah beberapa bahasan awal yang akan mengantar kita ke pembahasan inti selanjutnya.

Network Address Translation (NAT)
Dalam FreeBSD, mekanisme Network Address Translation (NAT) dijalankan oleh program Natd yang bekerja sebagai daemon. Network Address Translation Daemon (Natd) menyediakan solusi untuk permasalahan penghematan ini dengan cara menyembunyikan IP address jaringan internal, dengan membuat paket yang di-generate di dalam terlihat seolah-olah dihasilkan dari mesin yang memiliki IP address legal. Natd memberikan konektivitas ke dunia luar tanpa harus menggunakan IP address legal dalam jaringan internal.
Natd menyediakan fasilitas Network Address Translation untuk digunakan dengan socket divert. Natd mengubah semua paket yang ditujukan ke host lain sedemikian sehingga source IP addressnya berasal dari mesin Natd. Untuk setiap paket yang diubah berdasarkan aturan ini, dibuat tabel translasi untuk mencatat transaksi ini.
Dengan NAT, aturan bahwa untuk berkomunikasi harus menggunakan IP address legal, dilanggar.NAT bekerja dengan jalan mengkonversikan IP-IP address ke satu atau lebih IP address lain. IP address yang dikonversi adalah IP address yang diberikan untuk tiap mesin dalam jaringan internal (bisa sembarang IP). IP address yang menjadi hasil konversi terletak di luar jaringan internal tersebut dan merupakan IP address legal yang valid/routable.