簡述nat網絡地址轉換的類型（一文搞懂計算機內外網IP位址轉換）

2023-08-02 11:21:31 2

大家好，我是IT售前工程師Bernie。

本文將詳細說明計算機網絡中NAT轉換的概念和工作原理，歡迎閱讀。

我們知道，在計算機世界中，IP位址是可以分為公網IP和私網IP兩類。

IP 地址中預留了 3 個私有地址網段，在私有網絡內，可以任意使用。

其餘的 IP 地址可以在網際網路上使用，由 IANA 統一管理，稱為公網地址。

舉一個簡單的例子，某一個區域網中的同一個VLAN內有三臺計算機A、B、C，他們由一臺二層交換機連接，IP位址分別為192.168.5.1、192.168.5.2和192.168.5.3。

三臺計算機在區域網中是可以自由通信的，但是，由於擁有的是私網IP，他們是如何連接網際網路，與公網上的某一個伺服器通信呢？

這裡就需要一個地址轉化的技術，NAT（Network Address Translation）。

NAT可以將私網IP與公網IP進行一個映射，比如在路由器的NAT中有一張映射表。

當計算機A要發送一個數據包到公網上的一臺主機時，數據包經過路由的時候，NAT轉換工具會將數據包中的源IP位址由A的私網地址轉換為映射後的公網地址，然後發出。

同樣，如果外網上的主機發過來一個數據包，目標IP位址也是需要轉換的。比如目標IP位址是192.169.10.3，那麼路由的NAT會首先查詢映射表。將192.169.10.3更換為192.168.5.3，然後將數據發送到計算機C上。

（一） 靜態NAT

靜態 NAT 是映射到公網 IP 的唯一未註冊 IP 地址。在全球範圍內創建一對一的映射，靜態NAT維護本地地址和全局地址之間的連續映射，該場景通常用於網絡託管。

企業中一般不會用靜態NAT，因為價格實在比較高。因為許多人使用 Internet 並需要訪問它，這需要使用公共 IP 地址。比如，一家公司需要 100 臺伺服器的 Internet 連接，則必須購買 100個公共地址。

（二） 動態NAT

動態 NAT 是指由提供商為企業路由器分配多個外部IP位址（從池中分配公共地址），動態 NAT 允許用戶所有地址內部進行映射。

（三） 埠NAT

埠NAT又稱PAT，許多私有地址映射到一個公共 IP 地址，每一個埠對應著計算中的一個獨立程序。

通常情況下，當客戶端數量超過全局地址池時，使用埠NAT，節省大量地址空間。

網際網路服務商（ISP）為路由器提供了一個 IP 地址，但它可以被多個家庭成員同時使用。PAT 將地址保存在地址池中，允許交換機將一個內部地址用於某個本地地址。

伴隨著網際網路用戶數的激增，截止到2020年，全球43億個公網 IPv4 地址已耗盡。使用NAT技術的初衷是解決 IPv4 地址不夠用的問題。

但 NAT本身只是一種過渡技術，從根本上解決問題，還依靠IPv6 ，它提供了幾乎用不完的地址空間，號稱「可以為地球上每一粒沙都分配一個IPv6地址」。