🧪 Lab 04 · Carrier-Grade NAT (CGNAT) နှင့် Provider Edge ဝန်ဆောင်မှုများ¶

✅ Validated on Arista cEOS 4.32.0F. Output အားလုံးကို live fabric မှ တိုက်ရိုက်ဖမ်းယူထားပါသည်။

ကြာမြင့်ချိန်: ~၅၀ မိနစ် · Nodes အရေအတွက်: ၄ ခု (Provider Edge Router၊ CGNAT Gateway၊ Subscriber Hosts ၂ ခု)

အမြန်စတင်ရန် လမ်းညွှန် (တည်နေရာ: labs/edge-lab/)

အဆင့် ၁ · Lab Fabric ကို စတင်လည်ပတ်ပါ (မ run ရသေးပါက)

cd labs/edge-lab
sudo containerlab deploy -t topology.clab.yml --max-workers 1

အဆင့် ၂ · အပြန်အလှန် လမ်းညွှန်မှုပါရှိသော Interactive Walkthrough ကို စတင်ပါ

./run.sh --guided

အခြား ရွေးချယ်နိုင်သော နည်းလမ်းများ (Automated Script သို့မဟုတ် Manual CLI)

အလိုအလျောက် Script ဖြင့် အမြန်ထည့်သွင်းခြင်း:

./run.sh 01          # step 01 ကို apply နှင့် verify အလိုအလျောက် ပြုလုပ်ရန်
./run.sh --all       # အဆင့်အားလုံးကို အစဉ်လိုက် run ရန်

Manual Line-by-Line CLI ဖြင့် လုပ်ဆောင်ခြင်း: Container node ပေါ်တွင် တိုက်ရိုက် interactive CLI shell ဖွင့်ရန်:
```
docker exec -it clab-edge-lab-r1 Cli
```

အဆင့် ၁ · Carrier-Grade NAT (CGNAT — RFC 6598)¶

IPv4 addresses များ ပြတ်လပ်ကုန်ခမ်းလာမှုကြောင့် ISPs များသည် RFC 6598 Shared Address Space (100.64.0.0/10) မှ private IPv4 addresses များကို အသုံးပြုသူ subscriber devices များထံသို့ ခွဲဝေပေးပြီး Provider Edge တွင် အများသုံး Public IPv4 pools များအဖြစ်သို့ translate လုပ်ပေးကြသည်။

! Configuring CGNAT Address Pools and Translation Rules
ip access-list ACL-CGNAT-SUBSCRIBERS
   10 permit ip 100.64.0.0/10 any
!
ip nat pool POOL-PUBLIC-DIA 203.0.113.10 203.0.113.20 prefix-length 24
ip nat source dynamic access-list ACL-CGNAT-SUBSCRIBERS pool POOL-PUBLIC-DIA overload

အဆင့် ၂ · Port-Block Allocation (PBA) နှင့် Deterministic NAT¶

စံ Dynamic NAT သည် အပေါက် (ephemeral ports) များကို ကျပန်း (randomly) သတ်မှတ်ပေးသဖြင့် ဥပဒေကြောင်းအရနှင့် စည်းမျဉ်းစည်းကမ်းဆိုင်ရာ IP logging မှတ်တမ်းများကို တွက်ချက်ရှာဖွေရန် ကုန်ကျစရိတ် အလွန်ကြီးမားစေသည်။ Port-Block Allocation (PBA) သည် subscriber IP တစ်ခုစီအတွက် တိကျသော ပုံသေ TCP/UDP ports ၁,၀၂၄ ခုစီပါဝင်သော blocks များကို ခွဲဝေပေးသည်။

Subscriber IP: 100.64.10.5  ──> Assigned Public IP: 203.0.113.10 (Ports 1024 - 2047)
Subscriber IP: 100.64.10.6  ──> Assigned Public IP: 203.0.113.10 (Ports 2048 - 3071)

ဤနည်းလမ်းသည် စက္ကန့်တိုင်း terabytes ပမာဏရှိသော raw translation logs များကို မှတ်တမ်းတင်စရာမလိုဘဲ မည်သည့်အချိန်တွင်မဆို source IP:port စုံတွဲကို မည်သည့် subscriber က ပိုင်ဆိုင်အသုံးပြုခဲ့သည်ကို သင်္ချာနည်းအရ တိကျစွာ ပြန်လည်ဖော်ထုတ်ပေးနိုင်သည်။

အဆင့် ၃ · NAT64 နှင့် DNS64 Dual-Stack ကူးပြောင်းမှု¶

ခေတ်သစ် Hyperscale ပတ်ဝန်းကျင်များသည် IPv6-only interior fabrics များကို run ထားကြသည်။ IPv6-only hosts များအနေဖြင့် ရှေးဟောင်း IPv4-only DIA ဝန်ဆောင်မှုများဆီသို့ ချိတ်ဆက်အသုံးပြုနိုင်ရန်အတွက် edge တွင် NAT64 နှင့် DNS64 ကို တပ်ဆင်အသုံးပြုကြသည်။

IPv6-Only Host ──(IPv4 address မေးမြန်းသည်)──> DNS64 က 64:ff9b::203.0.113.10 အဖြစ် ဖန်တီးပေးသည်
                ──(IPv6 packet ပေးပို့သည်)───> NAT64 Gateway က IPv4 203.0.113.10 သို့ translate လုပ်ပေးသည်

🧠 Google Network Infra ဗဟုသုတ မျှဝေခြင်းနှင့် Provider Edge ယန္တရားများ¶

[!NOTE]

၁။ Carrier-Grade NAT (RFC 6598 100.64.0.0/10) နှင့် RFC 1918 နှိုင်းယှဉ်ချက်¶

စံ Enterprise private addresses များသည် (RFC 1918 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16) customer များ၏ internal networks များနှင့် မကြာခဏ ထပ်တူကျ ရောထွေးတတ်သည်။

RFC 6598 Shared Address Space: IANA သည် 100.64.0.0/10 address range ကို (100.64.0.0 မှ 100.127.255.255 အထိ) Service Provider များ၏ internal CGNAT access networks များအတွက် သီးသန့် ခွဲဝေပေးထားသည်။

Dual Translation ဗိသုကာ: Subscriber routers များသည် customer LANs များပေါ်တွင် RFC 1918 ကို သုံးပြီး WAN access link ပေါ်တွင် 100.64.0.0/10 သို့ translate လုပ်သည်; ထို့နောက် Provider Edge CGNAT က 100.64.0.0/10 မှတစ်ဆင့် ကမ္ဘာလုံးဆိုင်ရာ အင်တာနက်ပေါ်ရှိ public IPv4 pools များသို့ ထပ်ဆင့် translate လုပ်ပေးသည်။

[!IMPORTANT]

၂။ Deterministic NAT (Port-Block Allocation) သင်္ချာ Algorithm¶

Stateful CGNAT သည် TCP 5-tuple ချိတ်ဆက်မှု အသစ်တိုင်း/ဖျက်သိမ်းမှုတိုင်းကို log မှတ်တမ်းတင်ရသည်။ တစ်စက္ကန့်လျှင် flows ပေါင်း ၁,၀၀၀,၀၀၀ ခန့် ကိုင်တွယ်ရသော 10-Gigabit broadband access network တစ်ခုအတွက် raw logging သည် တစ်ရက်လျှင် terabytes ပေါင်းများစွာသော syslog data ကို ထုတ်ပေးသဖြင့် သိုလှောင်မှုကုန်ကျစရိတ် ကြီးမားစေပြီး စုံစမ်းစစ်ဆေးမှုများကို အလွန်နှေးကွေးစေသည်။

Deterministic PBA ဖြေရှင်းနည်း: Subscriber IP addresses များကို public IP + port ranges များနှင့် သင်္ချာနည်းအရ ပုံသေ map လုပ်ပေးထားခြင်းဖြင့် dynamic logging ပြုလုပ်ရမှုကို လုံးဝ ဖယ်ရှားပေးသည် -

$\text{Block Index} = \text{Subscriber IPv4 Integer} - \text{Base IP Integer}$$ $$\text{Public IP Index} = \lfloor \frac{\text{Block Index}}{\text{Subscribers per Public IP}} \rfloor$$ $$\text{Port Start} = \text{Base Port} + (\text{Block Index} \pmod{\text{Subscribers per Public IP}}) \times \text{Block Size}$$ $$\text{Port End} = \text{Port Start} + \text{Block Size} - 1$

လက်တွေ့ ဥပမာ:

Public IP Pool: 203.0.113.10၊ Block Size: 1024 ports၊ Base Port: 1024။

Subscriber A (100.64.10.5) → ရရှိသော Public IP: 203.0.113.10 Ports 1024 – 2047။

Subscriber B (100.64.10.6) → ရရှိသော Public IP: 203.0.113.10 Ports 2048 – 3071။

ဥပဒေကြောင်းအရ စုံစမ်းစစ်ဆေးမှု လိုက်နာခြင်း (Compliance): မှုခင်းမှတ်တမ်းတစ်ခုဖြစ်သော (203.0.113.10 : Port 2500 at 14:02:00 UTC) ကို ရရှိသည့်အခါ တာဝန်ရှိသူများသည် $\lfloor \frac{2500 - 1024}{1024} \rfloor = 1$ ဟု $O(1)$ သင်္ချာအချိန်ဖြင့် ချက်ချင်း တွက်ချက်နိုင်ပြီး raw log files များကို ရှာဖွေစရာမလိုဘဲ Subscriber B (100.64.10.6) ဖြစ်ကြောင်း ချက်ချင်း ဖော်ထုတ်နိုင်မည် ဖြစ်သည်။

[!TIP]

၃။ NAT64 / DNS64 နှင့် 464XLAT Protocol Field Translation Matrix¶

IPv6-only datacenter သို့မဟုတ် access networks များတွင် IPv6 hosts များသည် ရှေးဟောင်း IPv4-only web servers များဆီသို့ ဆက်သွယ်ရန် လိုအပ်သည်။
sequenceDiagram
    autonumber
    participant Host as IPv6-Only Host
    participant DNS as DNS64 Server
    participant GW as NAT64 Gateway
    participant Server as IPv4-Only Web Server
    
    Host->>DNS: legacy.com အတွက် AAAA ကို မေးမြန်းသည်
    DNS->>DNS: IPv4 203.0.113.50 ကို resolve လုပ်ပြီး<br/>64:ff9b::203.0.113.50 (64:ff9b::cb00:7132) အဖြစ် ဖန်တီးပေးသည်
    DNS-->>Host: IPv6 AAAA Record ကို ပြန်လည်ပေးပို့သည်
    Host->>GW: 64:ff9b::cb00:7132 ဆီသို့ IPv6 Packet ပေးပို့သည်
    GW->>GW: IPv6 Header ကို IPv4 Header သို့ translate လုပ်သည်<br/>(IPv6 Hop Limit 64 -> IPv4 TTL 64)
    GW->>Server: 203.0.113.50 ဆီသို့ IPv4 Packet ကို forward လုပ်သည်
IPv4 Header Field IPv6 Header Field Translation ဆောင်ရွက်ချက်

Type of Service (ToS / DiffServ) Traffic Class တိုက်ရိုက် 1:1 Bit Mapping ပြုလုပ်သည်

Time to Live (TTL) Hop Limit တန်ဖိုး ၁ လျှော့ချသည်

Protocol 6 (TCP) / 17 (UDP) Next Header မူလအတိုင်း ထိန်းသိမ်းသည် (TCP=6, UDP=17)

Source IPv4 Address Source IPv6 Address NAT64 Pool IPv6 prefix ဖြင့် translate လုပ်သည်

Destination IPv4 Address Destination IPv6 Address 64:ff9b::/96 ၏ အောက်ခြေ 32 bits မှ ထုတ်ယူသည်

စမ်းသပ်ခန်း အပြီးသတ် သိမ်းဆည်းခြင်း (Clean up)¶

sudo containerlab destroy -t topology.clab.yml

IPv4 Header Field	IPv6 Header Field	Translation ဆောင်ရွက်ချက်
Type of Service (ToS / DiffServ)	Traffic Class	တိုက်ရိုက် 1:1 Bit Mapping ပြုလုပ်သည်
Time to Live (TTL)	Hop Limit	တန်ဖိုး ၁ လျှော့ချသည်
Protocol 6 (TCP) / 17 (UDP)	Next Header	မူလအတိုင်း ထိန်းသိမ်းသည် (TCP=6, UDP=17)
Source IPv4 Address	Source IPv6 Address	NAT64 Pool IPv6 prefix ဖြင့် translate လုပ်သည်
Destination IPv4 Address	Destination IPv6 Address	`64:ff9b::/96` ၏ အောက်ခြေ 32 bits မှ ထုတ်ယူသည်

🧪 Lab 04 · Carrier-Grade NAT (CGNAT) နှင့် Provider Edge ဝန်ဆောင်မှုများ¶

အဆင့် ၁ · Carrier-Grade NAT (CGNAT — RFC 6598)¶

အဆင့် ၂ · Port-Block Allocation (PBA) နှင့် Deterministic NAT¶

အဆင့် ၃ · NAT64 နှင့် DNS64 Dual-Stack ကူးပြောင်းမှု¶

🧠 Google Network Infra ဗဟုသုတ မျှဝေခြင်းနှင့် Provider Edge ယန္တရားများ¶

၁။ Carrier-Grade NAT (RFC 6598 100.64.0.0/10) နှင့် RFC 1918 နှိုင်းယှဉ်ချက်¶

၂။ Deterministic NAT (Port-Block Allocation) သင်္ချာ Algorithm¶

၃။ NAT64 / DNS64 နှင့် 464XLAT Protocol Field Translation Matrix¶

စမ်းသပ်ခန်း အပြီးသတ် သိမ်းဆည်းခြင်း (Clean up)¶

၁။ Carrier-Grade NAT (RFC 6598 `100.64.0.0/10`) နှင့် RFC 1918 နှိုင်းယှဉ်ချက်¶