一、概述

NAT英文全称是“Network Address Translation”，中文意思是“网络地址转换”，它是一个IETF(Internet Engineering Task Force, Internet工程任务组)标准，允许一个整体机构以一个公用IP（Internet Protocol）地址出现在Internet上。顾名思义，它是一种把内部私有网络地址（IP地址）翻译成合法网络IP地址的技术。NAT 可以让那些使用私有地址的内部网络连接到Internet或其它IP网络上。NAT路由器在将内部网络的数据包发送到公用网络时，在IP包的报头把私有地址转换成合法的IP地址

RFC1918规定了三块专有的地址，作为私有的内部组网使用：

A类：10.0.0.0—10.255.255.255 10.0.0.0/8
B类：172.16.0.0—172.31.255.255 172.16.0.0/12
C类：192.168.0.0—192.168.255.255 192.168.0.0/16

这三块私有地址本身是可路由的，只是公网上的路由器不会转发这三块私有地址的流量；当一个公司内部配置了这些私有地址后，内部的计算机在和外网通信时，公司的边界路由会通过NAT或者PAT技术，将内部的私有地址转换成外网IP，外部看到的源地址是公司边界路由转换过的公网IP地址，这在某种意义上也增加了内部网络的安全性。

nat（网络地址bai转换）pat（端口地址转换）

PAT：是人们比较熟悉的一种转换方式。PAT普遍应用于接入设备中，它可以将中小型的网络隐藏在一个合法的IP地址后面。PATT与动态地址NAT 不同，它将内部连接映射到外部网络中的一个单独的IP地址上，同时在该地址上加上一个由NAT设备选定的TCP端口号。也就是采用port multiplexing（端口多路复用）技术，或改变外出数据的源port的技术将多个内部ip地址映射到同一个外部地址。

Basic NAT是一种把一组IP地址映射成另一组IP地址的方法，映射的过程在IP中继设备上完成，对用户完全透明。NAPT则要复杂一些，它把许多（不能太多）IP地址连同TCP/UDP端口号映射到单独一个IP地址和端口号上。无论是Basic NAT还是NAPT都提供一种把内部的私有地址转换成在公网上可用的全球唯一IP地址的方法

分类

NAT有三种类型：

静态NAT(Static NAT)（一对一）。将内部网络的私有IP地址转换为公有IP地址，IP地址对是一对一的，是一直不变的；
动态地址NAT(Pooled NAT)（多对多）。将内部网络的私有IP地址转换为公用IP地址时，IP地址是不确定，随机的。所有被授权访问Internet的私有IP地址可随机转换为任何指定合法的IP地址。也就是说，只要指定哪些内部地址可以进行转换，以及用哪些合法地址作为外部地址时，就可以进行动态NAT转换。动态NAT是在路由器上配置一个外网IP地址池，当内部有计算机需要和外部通信时，就从地址池里动态的取出一个外网IP，并将他们的对应关系绑定到NAT表中，通信结束后，这个外网IP才被释放，可供其他内部IP地址转换使用，这个DHCP租约IP有相似之处。当ISP提供的合法IP地址略少于网络内部的计算机数量时。可以采用动态转换的方式。
网络地址端口转换NAPT（Network Address Port Translation）（Port-Level NAT）（多对一）。改变外出数据包的源端口并进行端口转换，采用端口多路复用方式。内部网络的所有主机均可共享一个合法外部IP地址实现对Internet的访问，可以最大限度地节约IP地址资源。同时，也可以隐藏网络内部的所有主机，有效避免来自Internet的攻击。因此，目前网络中应用最多的就是PAT规则。这是最常用的NAT技术，也是IPv4能够维持到今天的最重要的原因之一，它提供了一种多对一的方式，对多个内网IP地址，边界路由可以给他们分配一个外网IP，利用这个外网IP的不同端口和外部进行通信。NAPT 与动态NAT 不同，它将内部连接映射到外部网络中的一个单独的IP地址上，同时在该地址上加上一个由NAT设备选定的端口号。

PAT（端口地址转换）

NAPT是使用最普遍的一种转换方式，在HomeGW中也主要使用该方式。它又包含两种转换方式：SNAT和DNAT。

源NAT（Source NAT，SNAT）：修改数据包的源地址。源NAT改变第一个数据包的来源地址，它永远会在数据包发送到网络之前完成，数据包伪装就是一具SNAT的例子。
目的NAT（Destination NAT，DNAT）：修改数据包的目的地址。Destination NAT刚好与SNAT相反，它是改变第一个数据包的目的地地址，如平衡负载、端口转发和透明代理就是属于DNAT。

对于网络地址转换技术来讲，最重要的一点是，在配置 NAT 的路由器上形成了 NAT 转换表，这个转换表的形成是非常关键的。配置 NAT 后，能形成正确的转换表，那么我们的工作就算成功了。

NAT的三个方向：

在配置了 NAT 的路由器上，可以把整个网络分成两部分：内部网络和外部网络。

NAT 技术中有四个术语：

内部本地地址（Inside Local）：内网中设备所使用的IP地址
内部全局地址（Inside Global）：对于外部网络来说，局域网内部主机所表现的 IP 地址。
外部本地地址（Outside Local）：外部网络主机的真实地址。
外部全局地址（Outside Global）：对于内部网络来说，外部网络主机所表现的 IP 地址。外网设备所使用的真正的地址。

local 、global 是相对于端口状态说的，local是inside部分可以被路由的，global是outside部分可以被路由的。

网络地址转换常常和代理服务搞混，但是它们之间有明确的不同。NAT 对源和目的计算机都是透明的。没有任何一方会意识到它正在和第三方设备打交道。但是代理服务却不是透明的。源计算机知道它正向代理服务器发起一个请求，而且你还必须进行配置才能这样做。目的计算机会认为代理服务器就是与它直接通信的源计算机。还有，代理服务通常工作在 OSI 参考模型的第 4 层 (传输层) 或更高，而 NAT 工作在第 3 层 (网络层)。由于代理服务工作在更高层，所以通常它将比 NAT 要慢。

NAT 工作在 OSI 参考模型的网络层 (第3层) 是有道理的，因为路由器就工作在这一层：