NAT

Network Address Translation，网络地址转换

• 核心作用：私网IP地址 -> 公网IP地址

• 目的：实现私网主机和公网主机的正常数据交换。私网IP在internet上是不可被寻址的，可被寻址的只有公网IP。因此，私网的主机A与公网上的另一主机B进行数据交换时，A发送的IP报文所携带的源地址不能直接使用A的私网IP，否则B返回数据时将A的私网IP作为目的IP，则无法寻址，也就无法完成数据交换

• 说明：
  IP地址只有32位，共42.9亿个地址，去掉保留地址、组播地址，只有36亿左右，很早就被瓜分完毕，而有NAT这项技术苦苦支撑，我们这么多人才可以继续在互联网遨游
  公司局域网、机构局域网、个人局域网可以使用私网IPv4地址（10.0.0.0/8，172.16.0.0/12，192.168.0.0/16，A/B/C类地址），然后在各个局域网的边界WAN口使用一个或多个公网IPv4进行一对多的转换，即一个公网IPv4映射多个私网IPv4，那问题来了，NAT设备如何区分不同的私网IPv4 的host呢？NAT使用基于session 转换规则：

  • 对于TCP/UDP 使用
    Host 's 私有IPv4 + Port <------> NAT 公网IPv4 + Port
  • 对于ICMP使用
    Host 's 私有IPv4 + session ID <------> NAT 公网IPv4 + session ID
    规则其实非常好理解，由于session ID 在NAT设备上是独一无二的，所以NAT可以很容易区别局域网内部的不同host。至于其它传输协议，NAT使用的也是类似session ID 的转换规则，即使用可以将不同host 轻易分辨出来的字段做键值（KEY），动态创建映射表项，做双向的地址+ KEY 的转换

• NAT设备：
  NAT 设备通常是路由器或防火墙
  NAT技术被普遍使用在有多台主机但只通过一个公有IP地址访问互联网的私有网络中。例如网络运营商给每个家庭分配一个公网IP，家庭通过家用路由器搭建家庭网络，这个家庭网络就会使用nat。现在，网络运营商甚至不会给每个家庭分配一个公网IP，而是分配一个由网络运营商划定的大型局域网IP，然后直接在运营商自己的路由器上运营 NAT，称为 CGN（Carrier-grade NAT，电信级 NAT）

相关参考：

https://sspai.com/post/68037