网络地址转换（Network Address Translation，简称NAT）是一种在计算机网络中常用的技术。它允许多个内网设备共享一个公网IP地址，从而使内部网络设备能够与外部互联网通信。NAT的主要目的是解决IPv4地址不足的问题，并隐藏内部网络结构以增强安全性。
NAT的工作原理
地址转换：
NAT技术通过在路由器或防火墙上重写数据包的源IP地址或目的IP地址，将内网IP地址转换为公网IP地址，反之亦然。这样，内网设备可以使用私有IP地址与外部网络通信，而外部网络无法直接访问内网设备。
会话管理：
当内网设备发起请求时，路由器会建立一个会话，将内部私有IP地址和端口号转换为合法的公网IP地址和端口号。这个映射关系允许数据包在内部网络和外部网络之间正确传输。
端口多路复用（PAT）：
在某些情况下，多个内网设备可能会共享一个公网IP地址进行通信。为了区分不同的内部设备，NAT会使用端口号。这种技术称为端口地址转换（Port Address Translation，PAT）。
NAT的类型
静态NAT：
静态NAT将一个内部本地IP地址永久映射到一个内部全局地址。这种转换通常用于需要对外提供服务的内部主机，如Web服务器或邮件服务器。
动态NAT：
动态NAT建立内部本地地址和内部全局地址池之间的动态映射关系。当内部主机需要访问外部网络时，路由器会从地址池中分配一个可用的公网IP地址和端口号。
端口NAT（PAT）：
端口NAT是一种特殊类型的动态NAT，它允许多个内部本地地址共享一个公网IP地址。路由器使用端口号来区分不同的内部主机，从而实现多对一的地址映射。
全锥形NAT（Full Cone NAT）：
全锥形NAT允许内网主机使用一个固定的公网IP和端口进行所有外部通信。外部网络无法直接访问内网计算机。
NAT的应用
IP地址资源有限的环境：
在有多台主机但只通过一个公有IP地址访问互联网的私有网络中，NAT技术可以有效地节省有限的公网IP地址资源。
提高网络安全性：
通过隐藏内网主机的真实IP地址，NAT技术可以增强网络的安全性，防止外部网络直接访问内部网络。
简化网络配置：
NAT技术使得内部网络设备无需进行复杂的设置，只需配置路由器即可实现共享上网。
总之，网络地址转换（NAT）是一种重要且广泛使用的网络技术，它解决了IPv4地址不足的问题，提高了网络的安全性和灵活性。