NAT技术的定义：
NAT是一种网络地址翻译技术，将内部私有IP地址改变成可以在公网上使用的:公网IP。
NAT技术出现的原因：
我们国家公网IP地址太少了不够用，才使NAT技术兴起。
NAT还具备一些衍生功能，诸如隐藏并保护网络内部的计算机，以避免来自网络外部的攻击、方便内部网络地址规划，等等。
1 名词解释
公有IP地址：也叫全局地址，是指合法的IP地址，它是由NIC（网络信息中心）或者ISP(网络服务提供商)分配的地址，对外代表一个或多个内部局部地址，是全球统一的可寻 址的地址。
私有IP地址：也叫内部地址，属于非注册地址，专门为组织机构内部使用。因特网分配编号委员会（IANA）保留了3块IP地址做为私有IP地址：
10.0.0.0 ——— 10.255.255.255
172.16.0.0——— 172.16.255.255
192.168.0.0———192.168.255.255
地址池：地址池是有一些外部地址（全球唯一的IP地址）组合而成，我们称这样的一个地址集合为地址池。在内部网络的数据包通过地址转换到达外部网络时，将会在地址池中选择某个IP地址作为数据包的源IP地址，这样可以有效的利用用户的外部地址，提高访问外部网络的能力。
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，如下图所示。因此我们可以认为，NAT在一定程度上，能够有效的解决公网地址不足的问题。
NAT技术简介
简单地说，NAT就是在局域网内部网络中使用内部地址，而当内部节点要与外部网络进行通讯时，就在网关（可以理解为出口，打个比方就像院子的门一样）处，将内部地址替换成公用地址，从而在外部公网（internet）上正常使用，NAT可以使多台计算机共享Internet连接，这一功能很好地解决了公共 IP地址紧缺的问题。通过这种方法，可以只申请一个合法IP地址，就把整个局域网中的计算机接入Internet中。这时，NAT屏蔽了内部网络，所有内部网计算机对于公共网络来说是不可见的，而内部网计算机用户通常不会意识到NAT的存在。如下图所示。这里提到的内部地址，是指在内部网络中分配给节点的私有IP地址，这个地址只能在内部网络中使用，不能被路由转发。
随着接入Internet的计算机数量的不断猛增，IP地址资源也就显得愈加紧张。在实际应用中，一般用户几乎申请不到整段的C类和B类IP地址。当我们的企业向ISP申请IP地址时，所分配的地址也不过只有几个或十几个IP地址。显然，这样少的IP地址根本无法满足网络用户的需求。为了缓解供给和需求不可调和的矛盾，使用NAT技术便成为了企业和ISP的必然选择。
NAT还具备一些衍生功能，诸如隐藏并保护网络内部的计算机，以避免来自网络外部的攻击、方便内部网络地址规划，等等
企业使用NAT时，一般认为应当使用RFC1918规定的三段私有地址部署企业内部网络。当企业内部设备试图以私有地址为源，向外部网络（Internet）发送数据包的时候，NAT可以对IP包头进行修改，先前的源IP地址-私有地址被转换成合法的公有IP地址（前提是，该共有IP地址应当是企业已经从ISP申请到的合法公网IP），这样，对于一个局域网来说，无需对内部网络的私有地址分配做大的修改，就可以满足内网设备和外网通信的需求。
由于设备的源IP地址被NAT替换成了公网IP地址，设备对于外网用户来说就显得“不透明”，达到了保证设备安全性的目的。在这种情况下，内部私有地址和外部公有地址是一一对应的。甚至，我们只需使用少量公网IP地址(甚至是1个)即可实现私有地址网络内所有计算机与Internet的通信需求。
NAT的实现方式
在企业网络中，NAT的实现方式有三种，即静态转换NAT、动态转换NAT 以及 端口多路复用（PAT）。
1.静态转换
静态转换是指将内部网络的私有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。私有地址和公有地址的对应关系由管理员手工指定。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，并使该设备在外部用户看来变得“不透明”。
2.动态转换
动态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公用IP地址时，IP地址对并不是一一对应的，而是随机的。所有被管理员授权访问外网的私有IP地址可随机转换为任何指定的公有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。每个地址的租用时间都有限制。这样，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(Port address Translation,PAT)
通过使用端口多路复用，可以达到一个公网地址对应多个私有地址的一对多转换。在这种工作方式下，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，来自不同内部主机的流量用不同的随机端口进行标示，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的基本概念和原理我们就向大家介绍完了
2.1 地址转换
NAT的基本工作原理是，当私有网主机和公共网主机通信的IP包经过NAT网关时，将IP包中的源IP或目的IP在私有IP和NAT的公共IP之间进行转换。
如下图所示，NAT网关有2个网络端口，其中公共网络端口的IP地址是统一分配的公共 IP，为202.20.65.5；私有网络端口的IP地址是保留地址为192.168.1.1。私有网中的主机192.168.1.2向公共网中的主机202.20.65.4发送了1个IP包(Dst=202.20.65.4,Src=192.168.1.2)。
NAT Gateway的公共IP并转发到公共网，此时IP包（Dst=202.20.65.4，Src=202.20.65.5）中已经不含任何私有网IP的信息。由于IP包的源IP已经被转换成NAT Gateway的公共IP，Web Server发出的响应IP包（Dst= 202.20.65.5,Src=202.20.65.4）将被发送到NAT Gateway。
这时，NAT Gateway会将IP包的目的IP转换成私有网中主机的IP，然后将IP包（Des=192.168.1.2，Src=202.20.65.4）转发到私有网。对于通信双方而言，这种地址的转换过程是完全透明的。转换示意图如下。
