在網(wǎng)絡通信過程中，很多時候需要通過公網(wǎng)（Internet）通信，雙方都需要通過公網(wǎng)可以識別的馬甲進行識別和通信，由于“產(chǎn)能”不足，可用馬甲越來越少。

盡管IPv6可以從根本上解決IPv4地址數(shù)量不足的問題，但當前眾多網(wǎng)絡設備和網(wǎng)絡應用大多是基于IPv4的。為了在有限的資源下保證雙方正常通信，隨之引入了NAT地址轉換技術，利用公共馬甲（公網(wǎng)IP地址）進行通信，從而緩解馬甲庫存不足的問題。

1、什么是NAT地址轉換

NAT（Network Address Translation，網(wǎng)絡地址轉換）是一種在公網(wǎng)和私網(wǎng)之間進行IP地址轉換的技術，它允許將一個網(wǎng)絡地址映射到另一個網(wǎng)絡地址。NAT技術通過IP數(shù)據(jù)報文頭中的IP地址轉換或者端口號轉換，來達到地址重用的目的，可以有效地節(jié)約Internet公網(wǎng)地址，所有內部主機使用有限的合法地址都可以連接到Internet網(wǎng)絡。

02、NAT是如何工作的

在連接內部網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡的路由器上，NAT將主機的私網(wǎng)地址轉換為公網(wǎng)地址，通過公網(wǎng)地址響應外部網(wǎng)絡尋址。

NAT工作方式主要包括：一對一地址轉換、一對多地址轉換。

一對一地址轉換

前面提到，在網(wǎng)絡通信過程中的通信雙方通過馬甲相互識別和通信，一對一地址轉換是在內部主機對外訪問時，經(jīng)過路由器“包裝”，將內部主機的馬甲（IP地址）變?yōu)榭梢栽谕獠烤W(wǎng)絡上自由通行的公共馬甲，不要以為內部主機換了個馬甲就不認識了，其實內部主機的IP地址與一個外部合法的IP地址對應，保持一對一的關系。如果內部主機馬甲過多，當所有的公共馬甲都被占用后，其他內部主機就無馬甲可換，將無法對外訪問。

當內部網(wǎng)絡主機想要訪問外部主機時，私網(wǎng)地址和公網(wǎng)地址是一一對應的，通信過程如下：

內部主機發(fā)送通信請求到外部網(wǎng)絡，NAT設備檢查內部主機發(fā)送的數(shù)據(jù)包，獲取私網(wǎng)地址（源IP地址）。通過NAT地址表查詢與私網(wǎng)地址對應的公網(wǎng)地址，并將數(shù)據(jù)包內的源IP地址替換為公網(wǎng)地址。NAT設備將替換后的數(shù)據(jù)包根據(jù)目的地址發(fā)送至外部網(wǎng)絡。外部網(wǎng)絡對其所接收的數(shù)據(jù)包進行響應，將響應數(shù)據(jù)包返回至NAT設備。NAT設備根據(jù)NAT地址表將目的地址還原為內部主機的私網(wǎng)地址，并將響應數(shù)據(jù)包返回至對應的內部主機。

一對多地址轉換

一對多地址轉換是在內部主機對外訪問時，將內部主機的帶標識的馬甲變?yōu)橥獠烤W(wǎng)絡上的帶標識的公共馬甲，即內部主機地址及端口號與一個外部合法的IP地址及某個傳輸層的端口號相對應。這樣當公共馬甲資源不夠，無法實現(xiàn)和內部主機的馬甲一一對應時，多臺內部主機可以共用一個公共馬甲對外訪問。一對多地址轉換使內部主機通過路由器外連接口上的合法外部IP地址進行地址轉換，提供內部主機對Internet的訪問能力，最大限度節(jié)省IP地址資源。

當內部網(wǎng)絡主機想要訪問外部主機時，通信過程如下：

內部主機發(fā)送通信請求到外部網(wǎng)絡，NAT設備檢查內部主機發(fā)送的數(shù)據(jù)包，獲取私網(wǎng)地址（源IP地址）。

NAT設備通過NAT地址表中選擇一個可用的公共IP地址和端口號替換數(shù)據(jù)包中的源IP地址。

NAT設備將替換后的數(shù)據(jù)包根據(jù)目的地址發(fā)送至外部網(wǎng)絡。

外部網(wǎng)絡對其所接收的數(shù)據(jù)包進行響應，將響應數(shù)據(jù)包返回至NAT設備。

NAT設備根據(jù)NAT地址表將目的地址和端口號還原為內部主機的私網(wǎng)地址，并將響應數(shù)據(jù)包返回至對應的內部主機。

03、NAT有什么優(yōu)勢

NAT主要有以下三個優(yōu)勢：

節(jié)省資源

NAT地址轉換可以顯著地節(jié)省公網(wǎng)IP地址，緩解IPv4地址資源匱乏的問題，減少和消除地址沖突發(fā)生的可能性。

提高網(wǎng)絡安全性

NAT地址轉換技術可以有效的隱藏內部局域網(wǎng)中的主機，對外界隱藏內部網(wǎng)絡的結構，維持局域網(wǎng)的私密性。

靈活接入外部服務

NAT地址轉換可以按照用戶的需要，在內部局域網(wǎng)內部提供給外部FTP、WWW、Telnet服務。小型網(wǎng)絡也可以通過NAT的方式，使得私有網(wǎng)絡靈活的接入Internet。

結語

到這里，NAT地址轉換的介紹就結束了，您是否已經(jīng)了解馬甲庫存不足該如何解決了呢？歡迎評論區(qū)留言討論。