Large Scale NAT（NAT44）

　有線インターネットのユーザーは、インターネットに接続すると常にCPE（顧客宅内機器）に固有のパブリックIPv4アドレスを割り当てられている。当初、モバイル事業者は、プライベートIPアドレス空間とNAT（Network Address Translation）を使用する場合が多かった。なぜなら、自らのネットワークを、WAP（Wireless Application Protocol）1.0コンテンツにアクセスするためにだけIPを使う“閉ざされた庭”として設計していたからだ。Large Scale NAT（LSN）は、ほとんどのユーザーのCPEを対象にプライベートIPv4／パブリックIPv4 NAT（このNATの省略名がNAT44）を大規模に実行することで、IPv4アドレスの不足に対処する（下図参照）。

提供状況

　多くの中規模モバイル事業者が、既存のエンタープライズファイアウォールデバイスを使って可用性の高いLSNソリューションを構築している。Ciscoが先ごろリリースしたCGSE（Carrier-Grade Service Engine）は、CRS（Carrier Routing System）シリーズルータ用のブレードであり、10Gビットを超える速さでNAT44オペレーションを行う。

NAT444

　モバイルユーザーは通常、デバイス（携帯電話、3Gアダプター付きのタブレット、ノートPCなど）ごとに1つのIPアドレス（パブリックまたはプライベート）を受け取る。有線ユーザーも1つのパブリックIPアドレスを受け取るが、多くの場合、CPEでNATを実行することで、ホームネットワークをインターネットに接続する（CPEで実行されるNATにより、有線ユーザーは自分のネットワーク全体を1つのパブリックIPアドレスの背後に隠せる）。そして、既存のCPEにおけるNATとLSNを組み合わせると、IPv4アドレス空間でNATが二重に行われる（NAT444）。

　ユーザーがピア・ツー・ピア（P2P）セッション（Skype通話からファイル共有まで、さまざまな目的で使用される）をセットアップしようとする場合や、ホームネットワーク上でパブリックサーバを構築しようとする場合、NATが1回行われるだけで悪影響を受ける。NAT444は、この問題をさらに複雑にするため、NAT444の採用を計画しているキャリア以外からは非常に嫌われている。

　NAT444ソリューションの提供状況についてはLSNの項を参照のこと。

DS-Lite

　DS-Lite（下図参照）では、CPEにおけるNATが不要であり、CPEはプライベートIPv4アドレスを持つIPパケットを中央LSNデバイス（AFTR：Address Family Translation Router）に転送するIPブリッジ（B4：Basic Broadband Building Block）として機能する。また、IPv6がB4とAFTR間の転送メカニズムとして、ネイティブIPv6接続のために使われる。NATがAFTRで実行されるため、B4の背後でパブリックサーバを運用することはほぼ不可能である。

提供状況

　DS-Lite技術はComcastに支持されており、同社は既に各種IPv6ソリューションのフィールドトライアルを開始している。ComcastはDOCSIS 2.0／3.0ケーブルモデムを管理するために、自社のアクセスネットワークにIPv6を導入する必要がある。A10 NetworksのAFTRソリューションがComcastによってテストされ、ISCはComcastと協力してオープンソースのAFTRソリューションを開発した。

A＋P

　NATソリューションはすべて、「1つのIPアドレスから6万5000以上のTCPやUDPのセッションが作成できるが、一般的なIPホストが数百以上のセッションを使用することはめったにない」という事実を前提にしている。従来のNATデバイスは、多数のプライベートIPアドレスからのTCPやUDPのアウトゴーイングセッションに、同じパブリックIPアドレスプールに属するTCPやUDPのポート番号を動的に割り当てる。一方、A＋Pではルールが変わり、固定された範囲のTCP／UDPポートをインターネットユーザーのCPEに割り当てる。A＋Pは現在のインターネットと同様に、CPEはNATを実行し、パワーユーザーがNATとTCP／UDPポート割り当てをコントロールできるようにする。DS-Liteのように、IPv6がCPEとAFTR間の転送メカニズムとして使われるのだ。

提供状況

　現時点では、実際に使われているA＋Pの実装はない。

NAT64：唯一の効果的なIPv4／IPv6変換ソリューション

　NAT64は、IPv6への無条件での移行を促進する唯一のソリューションである（他のソリューションはいずれも、IPv4の使用に伴う問題点が残る恐れや、さらにはエンドユーザーのIPv6への移行を阻害するおそれがある）。NAT64は、NAT-PTの良い部分を生かし、IPv6オンリーのクライアントからIPv4オンリーのサーバへのアクセスを可能にする。また、NAT-PTの幾つかの欠陥を解決し、NATの機能を、より予測可能なものにするとともに、IETFのBEHAVE（Behavior Engineering for Hindrance Avoidance）ワーキンググループが規定したようなNATの要件に対する最新の理解と整合させる。

提供状況

　現時点では、公開されている実運用レベルのNAT64ソリューションはない。Viagenieがオープンソースの概念実証コードを作成したほか、CiscoとEricssonがそれぞれ自社のソリューションのフィールドテストを行っていると考えられている。

どのIPv4／IPv6変換ソリューションが最も優れているか

　理論的には、NAT64が望ましいソリューションだろう。このソリューションでは、新しいクライアントでのIPv6の使用が必須となり、それがキャリアやCPEメーカーを正しい方向に向かわせるからだ。だが残念ながら、CPEメーカーにカスタム設計の機器を作らせることができないほとんどのDSL事業者やモバイル事業者は、ほかのソリューションのいずれかを選ばなければならないだろう。安価なDSLデバイスやモバイルデバイスでは、IPv6がサポートされていないことが大きな理由だ（CATV業界のDOCSIS 3.0規格とDOCSIS 2.0 + IPv6規格では、IPv6は不可欠な要素となっている）。

　DS-Liteは現在ごく一部のCPEでのみサポートされており、A＋Pはまだ概念実証コードも作成されていない。悲しいことに、今のところはLSN（NAT44またはNAT444環境）だけが唯一の現実的な選択肢のようだ。

本稿筆者のイヴァン・ペペルニャック氏はCCIE資格保持者（No. 1354）で、ネットワーク業界25年のベテラン。大手サービスプロバイダーのネットワークやエンタープライズWANおよびLANの設計、インストール、トラブルシューティング、運用の経験を10年以上持つ。現在、NIL Data Communicationsの最高技術アドバイザーを務めており、先進的なIPネットワークとWeb技術に注力している。著書として「MPLS and VPN Architectures」や「EIGRP Network Design Solutions」など。