网络地址转换（NAT）

什么是网络地址转换（NAT）？

NAT是“网络地址转换”（Network Address Translation）的缩写，是一种将IP数据包标头中的IP地址转换为其他IP地址的技术。它通常用于将组织内部使用的私有IP地址转换为全局IP地址，以便与外部通信。

为解决IPv4地址耗尽问题，私有IP地址应运而生。在IPv4中，地址以32位表示，可提供约40亿个唯一地址。然而，随着互联网迅速扩张，需要IP地址的设备数量呈指数级增长，引发了可用地址最终耗尽的担忧。为节约全球IP地址，业界采用了按组织分配全球IP地址，并在组织内部使用私有IP地址的方法。由此引入了RFC 1918中定义的私有IP地址。该标准针对不同规模的组织规定了相应的地址范围：

• A 类（大型组织）：10.0.0.0 至 10.255.255.255
• B类（中型组织）：172.16.0.0 至 172.31.255.255
• C 类（小型组织）：192.168.0.0 至 192.168.255.255

通常，组织内部网络中的设备会分配这些范围内的私有IP地址。

但是，当使用私有IP地址的设备通过互联网访问外部服务器时，由于多个组织可能使用相同的私有IP地址，服务器无法识别发起访问的设备。因此，必须将私有IP地址转换为该组织唯一的全局IP地址，才能通过互联网通信。这正是NAT发挥作用的地方。

NAT还可对外部网络隐藏内部网络，通过隔离内部网络提供一定程度的安全保护。不过，虽然NAT有助于实现网络分段，但仅靠NAT并不能全面应对安全威胁，通常还需要采用其他端到端隧道技术和协议。

NAT的一个局限是采用一对一地址转换，因此不适合处理多台设备的并发通信。为解决这一问题，NAT扩展了端口号转换功能，由此形成了NAPT（网络地址端口转换），也称为IP伪装。如今，“NAT”一词通常同时指NAT和NAPT。