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2024年6月27日发(作者：)
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网络地址转换
1. 简介
网络地址转换（Network Address Translation，NAT）是一
种在计算机网络中常用的技术，它用于将一个网络中的IP地
址转换成另一个网络中的IP地址。NAT技术主要用于解决
IPv4地址短缺的问题，同时也提供了网络安全和负载均衡的
功能。本文将对网络地址转换的原理、类型以及应用进行详细
介绍。
2. 原理
网络地址转换的基本原理是将一个IP数据包的源IP地址
和目的IP地址进行修改，使其能够通过不同网络中的设备进
行转发。在IPv4网络中，IP地址由32位二进制数表示，其
中前24位表示网络地址，后8位表示主机地址。而NAT则
通过修改主机地址，实现不同网络间的数据访问。
NAT通过维护一张转换表来实现地址转换。转换表保存了
一个内部网络地址和对应的外部网络地址的映射关系。当一个
内部网络的主机发送一个数据包到外部网络时，NAT会在转
换表中查找该主机的内部地址，并将其转换成一个可用于外部
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网络的地址。在返回数据包时，NAT会根据转换表中的映射
关系将外部地址转换回内部地址，从而将响应正确地发送到源
主机。
3. 类型
3.1 静态NAT
静态NAT是最简单的一种NAT类型，它将内部网络中的
某个IP地址映射到外部网络中的一个IP地址。这种映射是固
定的，不会发生改变。静态NAT通常用于将内部私有IP地址
转换成外部公网IP地址的场景，如企业内部的Web服务器对
外提供服务。
静态NAT具有以下特点： - 内部主机的地址与外部网络地
址一一对应； - 内部主机的地址对外是隐藏的，只有NAT设
备知道其真实地址； - 外部网络对内部主机的地址是可见的。
3.2 动态NAT
动态NAT是根据连接的需要进行地址映射的一种NAT类
型。内部主机在向外部网络发起连接时，NAT会为其分配一
个可用的外部网络地址。当这个连接关闭后，分配的地址就可
以重新被使用。
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动态NAT具有以下特点： - 内部主机的地址与外部网络地
址不是一一对应的； - 内部主机的地址对外是隐藏的； - 外部
网络对内部主机的地址是不可见的。
3.3 PAT（端口地址转换）
PAT是一种对端口号进行转换的地址转换技术。PAT可以
支持多个内部主机使用同一个公网IP地址进行上网。它通过
修改内部主机的源端口号，将多个连接映射到同一个IP地址
下的不同端口上。
PAT具有以下特点： - 内部主机的地址与外部网络地址不
是一一对应的； - 内部主机的地址对外是隐藏的； - 外部网络
对内部主机的地址和端口是不可见的。
4. 应用
4.1 地址转换器
网络地址转换器（NAT器）是实现网络地址转换的设备。
NAT器通常作为一个中间设备插入到内部网络和外部网络之
间，起到转换内部地址和外部地址的作用。常见的NAT器有
路由器和防火墙。
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4.2 IP共享
由于IPv4地址资源的有限性，大部分家庭和小型企业只能
获得一个公网IP地址。在这种情况下，NAT可以通过地址转
换技术，实现多个内部主机共享一个公网IP地址上网。这种
方式被称为IP共享。
4.3 网络安全
NAT可以隐藏内部网络的真实地址，从而增加网络安全性。
攻击者无法直接访问内部主机，而只能看到NAT设备的地址。
这可以有效防止外部攻击。
4.4 负载均衡
部署多个服务器时，NAT可以实现负载均衡。通过将外部
网络的访问请求均衡分配到多个内部服务器上，可以减轻单个
服务器的压力，提高整体性能和可用性。
5. 总结
网络地址转换是一种常用的网络技术，它可以解决IPv4地
址短缺的问题，同时提供网络安全和负载均衡的功能。本文介
绍了NAT的原理、类型以及应用，并对其中的静态NAT、动
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态NAT和PAT进行了详细说明。通过了解网络地址转换的基
本知识，可以更好地应用和配置NAT设备，提高网络的性能
和安全性。
请注意：本文中的内容仅供参考，具体的实践操作和配置
可能会有所不同，具体情况需要根据实际需求和设备的不同进
行调整和配置。
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