1つのグローバルIPアドレスを，インターネット接続サービス事業者（ISP）内の複数の加入者（ユーザー）で共有する「キャリア・グレードNAT」は，IPv4アドレス枯渇対策の1つとして策定が進んでいる技術である。NAT（Network Address Translation）自体はブロードバンド・ルーターなどでおなじみの枯れた技術だが，これをISP側に実装するとなると話は別だ。2009年2月23日，ITproテクノロジ・カンファレンス「プロバイダ/データセンターのIPv4アドレス枯渇対策」において，キャリア・グレードNATのミドルウエアを開発したネットワークバリューコンポネンツ（NVC）ニュービジネスチームの松本直人氏（写真1）が，キャリア・グレードNAT実装の“現実解”を披露した。
キャリア・グレードNATは，TCP/IPのポート番号を識別子に使うことで1つのグローバルIPアドレスを複数のユーザーで共有するNAT処理のISP版である（写真2）。IPv4サービスのユーザーはローカルIPアドレスを割り当ててもらい，1つのグローバルIPアドレスに複数のユーザーがぶら下がる形になる。このため「ユーザーから『既存のIPv4機器はどうなるのか』『組み込み機器の延命策になるのか』といった問い合わせがある」（松本氏）という。
RFCドラフトの枠外にある「ログ管理」
松本氏の講演では，NVCが「RFCドラフトに基づく実装に国内ユーザーの要望を反映」して開発したミドルウエアを軸に，キャリア・グレードNATに求められる要件を紹介した（写真3）。
まずNATの基本処理は「フルコーン（full cone）NAT」と呼ぶタイプを採用した。NATによる通信が発生した後は，端末からの通信がある限りセッションを維持し，外部からの通信を通す。グローバルIPアドレスとポート番号の組み合わせを知る端末であれば，外部からの新規接続も可能だ。「キャリア・グレードNATで『P2Pは通らない』と言われているが，（フルコーンNATであれば）通らないのは一部の通信だけ」（松本氏）となる。「99％とは言えないが，通る可能性は高くなる」。
通信先のグローバルIPアドレスが同じISPのローカル・ネットワーク内に存在する場合には，キャリア・グレードNAT装置内でパケットを“折り返す”「ヘアピニング」もキャリア・グレードNATを実現する際に求められる要件である。ブロードバンド・ルーターであれば「LAN内通信」として直接接続が可能だが，キャリア・グレードNATでは「グローバルIPアドレスを持つ別ユーザー」として処理する必要がある。
RFCドラフトにない機能として松本氏が挙げたのは，「ポート・フォワード」と「ロギング」に関する機能である。ポート・フォワードはグローバルIPアドレス/ポート番号と，ローカルIPアドレス/ポート番号を1対1でひもづける機能。ブロードバンド・ルーターではおなじみの機能だが，外部から内部への接続性を担保する機能として「ユーザーの要望に応じて独自実装した」（松本氏）。
ロギングについては「ユーザーにとって最も重要な要件であるにもかかわらず，こなれていない」と松本氏は指摘。「トラブル発生時の問題解決に不可欠だが，海外のエンジニアに『ログはMUST』だと言うと，怪訝な顔をされる」（松本氏）のだという。このためNVCはポート・フォワードと同様に，キャリア・グレードNATのログ仕様などを定めて独自実装した。
1グローバルIPアドレスにひもづけるユーザー数の目安は「5から8」
続いて，松本氏はキャリア・グレードNATミドルウエア開発時に得られた知見として，ユーザーに割り当てるポート番号の範囲や，1グローバルIPアドレスに対するユーザー数の目安を紹介した。「ウェルノウン・ポートや既知のポート番号は割り当てるべきではない。開発時の検証で，それらのポートは即座にポート・スキャンされた」（松本氏）。また収容ユーザー数の目安については「NATセッションを維持する時間を60秒にすると，一番問題が少ないのは1グローバルIPで収容できるユーザー数は5ないし8」（同氏）とした。
最後に松本氏は，IPv4枯渇対策として「IPv6/IPv4トランスレータを利用する手もある」と指摘。エンドユーザーの機器がIPv6対応であれば，IPv4ネットワークへのゲートウエイとなるIPv6/IPv4トランスレータを設置することでIPv4アドレス枯渇に対処できる。松本氏は「数ある選択肢の中から，中長期的な事業継続性を検討すべき」として講演を締めくくった。
