NAT协议

概念

网络地址转换协议，使用少量的公有IP 地址代表较多的私有IP 地址的方式

实现方式

1. 静态转换：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，是一成不变的，某个私有IP地址只转换为某个公有IP地址。借助于静态转换，可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备（如服务器）的访问
2. 动态转换：将内部网络的私有IP地址转换为公用IP地址时，IP地址是不确定的，是随机的，所有被授权访问上Internet的私有IP地址可随机转换为任何指定的合法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，就可以进行动态转换。动态转换可以使用多个合法外部地址集。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
3. 端口多路复用：改变外出数据包的源端口并进行端口转换，即端口地址转换（PAT，Port Address Translation).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，从而可以最大限度地节约IP地址资源。同时，又可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端口多路复用方式

NAT图解

NAT图解.png

在专用网内主机192.168.0.3 向互联网发送IP数据报，其TCP端口号选择为30000。PAT 把源IP 地址和TCP端口号都进行转换(如果使用UDP,则对UDP的端口号进行转换。原理是一样的)。另一台主机192.168.0.4 也选择了同样的TCP端口号30000。这纯属巧合(端口号仅在本主机中才有意义)。现在PAT把专用网内不同的源IP地址都转换为同样的全球IP地址。但对源主机所采用的TCP端口号(不管相同或不同)，则转换为不同的新的端口号。因此，当PAT路由器收到从互联网发来的应答时，就可以从IP数据报的数据部分找出运输层的端口号，然后根据不同的目的端口号，从PAT 转换表中找到正确的目的主机。
PS：从层次的角度看，PAT的机制有些特殊。普通路由器在转发IP数据报时，对于源IP地址或目的IP地址都是不改变的。但NAT路由器在转发IP数据报时，一定要更换其IP地址(转换源IP地址或目的IP地址)。其次，普通路由器在转发分组时，是工作在网络层。但PAT路由器除了要看IP地址，还要查看和转换运输层的端口号