บทความชุดนี้เป็นบทความเชิงเทคนิคอย่างง่าย เพื่อปูพื้นฐานทุกท่านให้เข้าใจถึงปัญหาที่โลกอินเทอ ร์เน็ตกำลังประสบ, ผลกระทบที่เราจะพบ, และการเปลี่ยนผ่านไปยังเทคโนโลยีใหม่ ถ้าใครยังไม่ได้อ่านตอนแรกแนะนำให้กลับไปอ่านก่อนครับ
รู้จักกับ NAT

ทุกวันนี้ถ้าใครสังเกตอาจจะพบว่าคอมพิวเตอร์ที่เราใช ้งานอยู่มักได้หมายเลขไอพีคล้ายๆ กันไม่ว่าทำงานอยู่ที่ไหน โดยมักเป็นหมายเลข 192.168.xxx.xxx หรือ 10.xxx.xxx.xxx หมายเลขเหล่านี้เป็นหมายเลขที่ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าว่ าหน่วยงานใดๆ สามารถใช้เป็นการภายในได้โดยไม่ต้องกำหนดหมายเลขล่วง หน้า แต่เนื่องจากหน่วยงานต่างๆ สามารถใช้หมายเลขเหล่านี้ซ้ำไปมาได้อย่างอิสระ การเชื่อมต่อระหว่างหน่วยงานงานจำเป็นต้องมีหมายเลขไ อพีที่ได้รับการจัดสรร เพื่อให้เป็นหมายเลขอ้างอิงข้ามเครือข่ายอินเทอร์เน็ ตได้
ในโลกอินเทอร์เน็ตนั้นนอกจากจะมีหมายเลขไอพีที่เปรีย บเสมือนที่อยู่ของเราบนอินเทอร์เน็ตแล้ว เครื่องทุกเครื่องยังมีพอร์ตเพื่อแยกข้อมูลที่แอพพลิ เคชั่นต่างๆ รับส่งออกจากกัน เปรียบเสมือนเราใส่ชื่อในการจ่าหน้าซองหมาย ที่แม้จะมีผู้รับหลายคนในที่อยู่เดียวกันก็ยังคงสามา รถส่งข้อมูลไปถึงปลายทางได้ โดยแต่ละหมายเลขไอพีจะมีพอร์ตได้ถึง 65535 พอร์ต
ระบบ Network Address Translation หรือ NAT อาศัยจำนวนพอร์ตสำหรับแต่ละไอพีที่มีอยู่จำนวนมาก มาแจกจ่ายให้แต่ละไอพี ทำได้โลกภายนอกสามารถติดต่อกับเครื่องจำนวนมากในเครื อข่ายได้โดยอาศัยหมายเลขไอพีเดียวกัน เปรียบเสมือนระบบไปรษณีย์ภายในคอนโด ที่หากเจ้าหน้าที่คอนโดสามารถจำได้ว่าใครอาศัยอยู่ใน ห้องไหนบ้าง คนภายนอกก็จะสามารถติดต่อกับคนที่อาศัยอยู่ในคอนโดนั ้นได้โดยไม่ต้องระบุหมายเลขห้อง เพียงแค่ระบุชื่อให้ถูกต้องเจ้าหน้าที่ก็จะนำจดหมายไ ปส่งให้เอง

ระบบ NAT มีข้อจำกัดสำคัญคือมันถูกออกแบบมาเพื่อให้เครื่องที่ อยู่ภายในองค์กร เปิดการเชื่อมต่อไปยังเครื่องที่อยู่ภายนอก โดยเมื่อมีการขอเปิดการเชื่อมต่อครั้งแรก เราท์เตอร์ที่รองรับ NAT จะให้หมายเลขพอร์ตจากไอพีที่ได้รับการจัดสรรมา แล้วใช้หมายเลขไอพีและพอร์ตนั้นๆ แม้จะมีความพยายามในการแก้ปัญหาเพื่อให้หมายเลขไอพีภ ายในสามารถเปิดรับข้อมูลจากภายนอกโดยไม่ต้องเปิดการเ ชื่อมต่อไปก่อนได้บ้าง แต่ก็ไม่สมบูรณ์นัก โดยเฉพาะเมื่อเครื่องทั้งสองด้านเป็นเครื่องที่อยู่ห ลัง NAT ทั้งคู่
ผลกระทบหลังจาก IPv4 หมดโลก

ทุกวันนี้เมื่อเราเชื่อมต่อเข้ากับผู้ให้บริการอินเท อร์เน็ต เรามักได้รับหมายเลขไอพีเป็นหมายเลขไอพีที่ได้รับการ จัดสรรมา (บางคนเรียกว่า "ไอพีจริง") แต่เนื่องจากหมายเลขไอพีเหล่านี้หมดลง ผู้ให้บริการไม่สามารถขอจัดสรรหมายเลขไอพีเหลา่นี้เพ ิ่มเติมได้ ขณะที่หน่วยงานหลายแห่งต้องการเปิดให้บริการที่ต้องร ับการเชื่อมต่อจากทุกคนได้ (เช่นเว็บเซิร์ฟเวอร์ของ Blognone) ทำให้บริการเหล่านี้ต้องการหมายเลขไอพีที่ได้รับการจ ัดสรร ค่าขอหมายเลขจะเพิ่มขึ้นตามลำดับเวลา ขณะที่การเติบโตของผู้ใช้อินเทอร์เน็ตตามบ้านเพิ่มขึ ้นอย่างต่อเนื่อง ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตจะไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากห ยุดให้หมายเลขไอพีที่ได้รับการจัดสรรมานี้กับผู้ใช้ต ามบ้าน แล้วให้หมายเลขไอพีภายในที่เชื่อมต่อ
ทุกวันนี้เองหน่วยงานที่เคยได้รับหมายเลขไอพีจำนวนมา กและเคยคิดว่ามากเกินพอ เช่น ม. เกษตรศาสตร์ที่ได้รับมาถึง 65535 หมายเลขนั้นก็เริ่มประสบปัญหาหมายเลขไอพีไม่พอ และต้องจ่ายหมายเลขไอพีภายในให้กับผู้ใช้งานบางส่วน
การใช้งานอินเทอร์เน็ต "ทั่วๆ ไป" ที่เราใช้งานกันเช่นเข้าเว็บ หรือเช็คอีเมลนั้นจะสามารถใช้งานต่อไปได้อีกยาวนานอย ่างไร้ปัญหา แต่การใช้ไอพีภายในเป็นวงกว้างนั้นทำให้หลายครั้งที่ เราเชื่อมต่อผ่านเราท์เตอร์ จะกลายเป็นเรากำลังอยู่ภายใต้หมายเลขไอพีภายในซ้อนกั นหลายชั้น
แม้การทำ NAT ซ้อนกันหลายชั้นไม่สร้างปัญหาการเชื่อมต่อเข้ากับบริ การที่มีหมายเลขไอพีที่ได้รับจัดสรรมาแต่อย่างใด โดยอาจจะมีปัญหาเรื่องความเร็วไปบ้าง แต่อุปกรณ์เครือข่ายรุ่นใหม่ๆ ก็ประมวลผล NAT ได้เร็วขึ้นมาก แต่ปัญหาที่สำคัญคือการเชื่อมต่อตรงระหว่างเครื่องต่ างๆ ในอินเทอร์เน็ต โดยเครื่องที่อยู่ภายใต้ระบบ NAT ที่ซับซ้อนมีโอกาสจะมีปัญหาไม่สามารถเชื่อมต่อถึงกัน โดยตรงได้สูงมาก โดยงานวิจัยในหมวดการส่งข้อมูลถึงกันโดยตรงหรือ NAT Transversal ยังเป็นหัวข้อที่มีการวิจัยอย่างต่อเนื่องจนถึงปัจจุ บัน โดยมีมาตรฐานบางอันได้รับความนิยมขึ้นมาบ้างเช่น UPnP ที่เราท์เตอร์ตามบ้านมักรองรับเป็นอย่างดี แต่ก็ไม่มีการรับรองใดๆ ว่ามันจะทำงานได้ในเครือข่ายที่มีการทำ NAT ซ้อนกันไปมาหลายชั้น
ปัญหาสำคัญของการไม่สามารถส่งข้อมูลถึงกันโดยตรงได้เ ช่นนี้ จะสร้างปัญหาให้กับแอพพลิเคชั่นบางประเภทเช่น VoIP ที่ปรกติแล้วเซิร์ฟเวอร์ทำหน้าที่เพียง "นัดหมาย" คู่สายสองข้างให้เชื่อมต่อกัน แต่หลังจากนั้นทั้งสองข้างจะส่งข้อมูลถึงกันโดยตรง บริการเช่น Skype นั้นอาศัยผู้ใช้ระบบของ Skype เองที่มีหมายเลขไอพีที่ได้รับการจัดสรรมา ให้ทำตัวเป็น Super Node เพื่อส่งข้อมูลให้กับผู้ใช้คนอื่นๆ ของ Skype ที่อยู่ในเครือข่ายหลัง NAT แต่เมื่อเครือข่ายจำนวนมากเริ่มเป็น NAT มาขึ้นเรื่อยๆ เครื่องที่จะทำหน้าที่ Super Node นั้นก็จะหาได้ยากขึ้นเรื่อยๆ เพิ่มค่าใช้จ่ายให้กับบริษัทเช่น Skype ที่จะต้องหาเครื่องมาวางเพื่อทำหน้าที่ส่งต่อข้อมูลโ ดยตรง
บริการอีกอย่างหนึ่งที่มีปัญหาคือ BitTorrent ที่ต้องการการเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างเครื่องในเครือข ่าย โดย BitTorrent นั้นอาศัยการ "ประกาศ" ที่อยู่และหมายเลขพอร์ตสำหรับรับการเชื่อมต่อจากเครื ่องอื่นๆ ในเครือข่าย หากคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายไม่สามารถกำหนดพอร์ตเพื่อร อการเชื่อมต่อขาเข้าได้แล้ว การสร้างเครือข่ายเพื่อแชร์ไฟล์ระหว่างกันก็จะทำไม่ไ ด้
ตอนต่อไป ผมจะพูดถึง IPv6 ปัญหาระหว่างการเปลี่ยนผ่าน และฟีเจอร์ที่เราจะได้รับ


อ่านต่อ...