计算机网络——NAT
一、什么是NAT？
NAT（Network Address Translation，网络地址转换） 是一种将 私有IP地址 与 公有IP地址 相互映射的技术，主要用于解决IPv4地址不足的问题。它像一名“翻译官”，在数据包经过路由器或防火墙时修改其IP地址，实现内网设备通过少量公网IP访问互联网。
核心作用：
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节省公网IP：多个设备共享一个公网IP。
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隐藏内网结构：对外屏蔽内部网络细节，提升安全性。
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解决地址冲突：允许不同内网使用相同的私有IP段。
二、什么是NAT转换？
NAT转换是路由器修改数据包IP地址的过程，分为 出站转换（SNAT） 和 入站转换（DNAT）。以下是一个典型流程：
转换步骤（以SNAT为例）：
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内网设备发送请求
PC1（私有IP192.168.1.10）访问公网服务器203.0.113.5。 -
路由器修改源IP
将源IP从192.168.1.10替换为公网IP203.0.113.1。 -
服务器响应公网IP
服务器返回数据到203.0.113.1。 -
路由器还原目标IP
将目标IP203.0.113.1还原为192.168.1.10，转发给PC1。
三、NAT转换的使用场景
| 场景 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|
| 家庭网络 | 多设备（手机、电脑）通过一个公网IP上网 | 家用路由器默认启用NAT |
| 企业内网 | 成百上千员工共享少量公网IP访问外网 | 防火墙部署NAT策略 |
| 云服务器 | 为虚拟机分配私有IP，通过NAT访问公网 | AWS EC2实例使用NAT网关 |
| 端口映射 | 将公网IP的特定端口转发到内网服务器（如Web服务） | 公网IP:80 → 内网服务器:80 |
四、NAT的种类
1. 静态NAT
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特点：一对一固定映射，一个私有IP永久绑定一个公网IP。
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用途：托管内网服务器（如Web服务器），支持从公网直接访问。
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示例：
内网IP192.168.1.100↔ 公网IP203.0.113.10。
2. 动态NAT
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特点：从公网IP池中动态分配IP，映射关系不固定（但同一会话期间不变）。
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用途：企业内网多设备临时访问外网。
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示例：
内网设备共享公网IP池203.0.113.1~203.0.113.5。
3. NAPT（网络地址端口转换）
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特点：多对一映射，通过 端口号 区分不同会话（最常用的NAT类型）。
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用途：家庭或小型企业网络，允许多设备共享单一公网IP。
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示例：
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PC1：
192.168.1.10:1234→203.0.113.1:50001 -
PC2：
192.168.1.11:5678→203.0.113.1:50002
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五、NAT和NAPT的区别
| 对比维度 | NAT | NAPT（PAT） |
|---|---|---|
| 映射方式 | IP地址一对一映射 | IP地址 + 端口号多对一映射 |
| 公网IP消耗 | 需要与内网设备等量的公网IP | 仅需1个公网IP |
| 适用场景 | 托管服务器、需要固定公网IP访问的服务 | 普通上网、多设备共享IP |
| 端口复用 | 不支持 | 通过不同端口区分会话 |
| 典型设备 | 企业级防火墙、高级路由器 | 家用路由器、小型企业网关 |
| 配置复杂度 | 较高（需手动绑定IP） | 低（自动管理端口映射） |