简述nat网络地址转换的类型（一文搞懂计算机内外网IP地址转换）

大家好，我是IT售前工程师Bernie。

本文将详细说明计算机网络中NAT转换的概念和工作原理，欢迎阅读。

为什么要NAT的转换

我们知道，在计算机世界中，IP地址是可以分为公网IP和私网IP两类。

IP 地址中预留了 3 个私有地址网段，在私有网络内，可以任意使用。

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其余的 IP 地址可以在互联网上使用，由 IANA 统一管理，称为公网地址。

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举一个简单的例子，某一个局域网中的同一个VLAN内有三台计算机A、B、C，他们由一台二层交换机连接，IP地址分别为192.168.5.1、192.168.5.2和192.168.5.3。

三台计算机在局域网中是可以自由通信的，但是，由于拥有的是私网IP，他们是如何连接互联网，与公网上的某一个服务器通信呢？

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这里就需要一个地址转化的技术，NAT（Network Address Translation）。

NAT的工作原理

NAT可以将私网IP与公网IP进行一个映射，比如在路由器的NAT中有一张映射表。

当计算机A要发送一个数据包到公网上的一台主机时，数据包经过路由的时候，NAT转换工具会将数据包中的源IP地址由A的私网地址转换为映射后的公网地址，然后发出。

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同样，如果外网上的主机发过来一个数据包，目标IP地址也是需要转换的。比如目标IP地址是192.169.10.3，那么路由的NAT会首先查询映射表。将192.169.10.3更换为192.168.5.3，然后将数据发送到计算机C上。

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NAT的分类

（一）静态NAT

静态 NAT 是映射到公网 IP 的唯一未注册 IP 地址。在全球范围内创建一对一的映射，静态NAT维护本地地址和全局地址之间的连续映射，该场景通常用于网络托管。

企业中一般不会用静态NAT，因为价格实在比较高。因为许多人使用 Internet 并需要访问它，这需要使用公共 IP 地址。比如，一家公司需要 100 台服务器的 Internet 连接，则必须购买 100个公共地址。

（二）动态NAT

动态 NAT 是指由提供商为企业路由器分配多个外部IP地址（从池中分配公共地址），动态 NAT 允许用户所有地址内部进行映射。

（三）端口NAT

端口NAT又称PAT，许多私有地址映射到一个公共 IP 地址，每一个端口对应着计算中的一个独立程序。

通常情况下，当客户端数量超过全局地址池时，使用端口NAT，节省大量地址空间。

互联网服务商（ISP）为路由器提供了一个 IP 地址，但它可以被多个家庭成员同时使用。PAT 将地址保存在地址池中，允许交换机将一个内部地址用于某个本地地址。

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总结

伴随着互联网用户数的激增，截止到2020年，全球43亿个公网 IPv4 地址已耗尽。使用NAT技术的初衷是解决 IPv4 地址不够用的问题。

但 NAT本身只是一种过渡技术，从根本上解决问题，还依靠IPv6 ，它提供了几乎用不完的地址空间，号称“可以为地球上每一粒沙都分配一个IPv6地址”。