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在網(wǎng)絡(luò)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(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(zhuǎn)換技術(shù)，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(zhuǎn)換
NAT（Network Address Translation，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）是一種在公網(wǎng)和私網(wǎng)之間進行IP地址轉(zhuǎn)換的技術(shù)，它允許將一個網(wǎng)絡(luò)地址映射到另一個網(wǎng)絡(luò)地址。NAT技術(shù)通過IP數(shù)據(jù)報文頭中的IP地址轉(zhuǎn)換或者端口號轉(zhuǎn)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(nèi)部主機使用有限的合法地址都可以連接到Internet網(wǎng)絡(luò)。
02、NAT是如何工作的
在連接內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的路由器上，NAT將主機的私網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換為公網(wǎng)地址，通過公網(wǎng)地址響應(yīng)外部網(wǎng)絡(luò)尋址。
NAT工作方式主要包括：一對一地址轉(zhuǎn)換、一對多地址轉(zhuǎn)換。
一對一地址轉(zhuǎn)換
前面提到，在網(wǎng)絡(luò)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(zhuǎn)換是在內(nèi)部主機對外訪問時，經(jīng)過路由器“包裝”，將內(nèi)部主機的馬甲（IP地址）變?yōu)榭梢栽谕獠烤W(wǎng)絡(luò)上自由通行的公共馬甲，不要以為內(nèi)部主機換了個馬甲就不認識了，其實內(nèi)部主機的IP地址與一個外部合法的IP地址對應(yīng)，保持一對一的關(guān)系。如果內(nèi)部主機馬甲過多，當所有的公共馬甲都被占用后，其他內(nèi)部主機就無馬甲可換，將無法對外訪問。
當內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)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(yīng)的，通信過程如下：
- 內(nèi)部主機發(fā)送通信請求到外部網(wǎng)絡(luò)，NAT設(shè)備檢查內(nèi)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(yīng)的公網(wǎng)地址，并將數(shù)據(jù)包內(nèi)的源IP地址替換為公網(wǎng)地址。NAT設(shè)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(luò)。外部網(wǎng)絡(luò)對其所接收的數(shù)據(jù)包進行響應(yīng)，將響應(yīng)數(shù)據(jù)包返回至NAT設(shè)備。NAT設(shè)備根據(jù)NAT地址表將目的地址還原為內(nèi)部主機的私網(wǎng)地址，并將響應(yīng)數(shù)據(jù)包返回至對應(yīng)的內(nèi)部主機。
一對多地址轉(zhuǎn)換
一對多地址轉(zhuǎn)換是在內(nèi)部主機對外訪問時，將內(nèi)部主機的帶標識的馬甲變?yōu)橥獠烤W(wǎng)絡(luò)上的帶標識的公共馬甲，即內(nèi)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(yīng)。這樣當公共馬甲資源不夠，無法實現(xiàn)和內(nèi)部主機的馬甲一一對應(yīng)時，多臺內(nèi)部主機可以共用一個公共馬甲對外訪問。一對多地址轉(zhuǎn)換使內(nèi)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(zhuǎn)換，提供內(nèi)部主機對Internet的訪問能力，最大限度節(jié)省IP地址資源。
當內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)主機想要訪問外部主機時，通信過程如下：
內(nèi)部主機發(fā)送通信請求到外部網(wǎng)絡(luò)，NAT設(shè)備檢查內(nèi)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(shè)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(shè)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(luò)。
外部網(wǎng)絡(luò)對其所接收的數(shù)據(jù)包進行響應(yīng)，將響應(yīng)數(shù)據(jù)包返回至NAT設(shè)備。
NAT設(shè)備根據(jù)NAT地址表將目的地址和端口號還原為內(nèi)部主機的私網(wǎng)地址，并將響應(yīng)數(shù)據(jù)包返回至對應(yīng)的內(nèi)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(zhuǎn)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。
NAT地址轉(zhuǎn)換技術(shù)可以有效的隱藏內(nèi)部局域網(wǎng)中的主機，對外界隱藏內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，維持局域網(wǎng)的私密性。
靈活接入外部服務(wù)
NAT地址轉(zhuǎn)換可以按照用戶的需要，在內(nèi)部局域網(wǎng)內(nèi)部提供給外部FTP、WWW、Telnet服務(wù)。小型網(wǎng)絡(luò)也可以通過NAT的方式，使得私有網(wǎng)絡(luò)靈活的接入Internet。
結(jié)語
到這里，NAT地址轉(zhuǎn)換的介紹就結(jié)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。
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