三分钟了解NAT（地址转换技术）的前世今生
我们都知道，IP地址只有32位，最多只有42.9亿个地址，还要去掉保留地址、组播地址，能用的地址只有36亿左右，但是当下有数以万亿的主机，没有这么多IP地址怎么办，后面有了IPv6，但是当下IPv4还是主流。其实，IPv4地址不足问题已不是新问题，早在20年以前，IPv4地址即将耗尽的问题就已经摆在面前。这不禁让我们想去了解，是什么技术使这一危机延缓了尽20年。它就是NAT技术，是当前解决IP地址不够用的主要手段。NAT能够将私有IP对外通信时转为全局IP。也就是就是一种将私有IP和全局IP相互转化的技术方法。
定义：
NAT是 Network Address Translation 网络地址转换的缩写。
NAT是将私有IP地址通过边界路由转换成外网IP地址，在边界路由的NAT地址转换表记录下这个转换映射记录，当外部数据返回时，路由使用NAT技术查询NAT转换表，再将目标地址替换成内网用户IP地址。
对于有Internet访问需求而内部又使用私有地址的网络，就要在组织的出口位置部署NAT网关，在报文离开私网进入Internet时，将源IP替换为公网地址，通常是出口设备的接口地址。一个对外的访问请求在到达目标以后，表现为由本组织出口设备发起，因此被请求的服务端可将响应由Internet发回出口网关。出口网关再将目的地址替换为私网的源主机地址，发回内部。这样来看，内网主机就不再需要公有IP地址了。
NAT技术有三种：静态NAT、动态NAT、PAT端口地址复用。
静态NAT：
一个内部主机单独占用一个公网ip，这种方式称为一对一模型，内部有多少私有地址需要和外部通信，就配置多少外网IP地址和其对应，并不节省外网IP，所以主要是为了实现一些特殊的组网需求。比如用户希望隐藏内部主机的真实IP，或者实现两个IP地址重叠网络的通信。
动态NAT：
在路由器上配置一个外网IP地址池，当有内部计算机需要和外部通信时，就从地址池取出一个外网ip，并且将他们的对应关系绑定到NAT表中，通信结束后，这个外网ip才会被释放，可供给其他内部计算机使用，这个和DHCP租用IP比较相似。
PAT（port address Translation，端口地址复用）
最常用的NAT技术，核心之处就在于利用端口号实现公网和私网的转换。 对于多个内网IP地址，边界路由器给其分配一个外网IP，利用这个外网IP的不同端口和外部进行通信，NAT最典型的一种应用模式。
公网ip：191.4.4.1，内网ip：192.168.1.2/192.168.1.3 。
优点：
节省公有IP地址。
地址重叠时，提供解决办法。
提高连接到公网的灵活性。
在网络变化是避免重新编址。
隐藏内网服务器的真是IP地址。
缺点：
地址转换将增加交换延迟。
导致无法进行端到端IP跟踪。
导致有些应用程序无法正常运行。
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助教：马季