大家好呀，我是神唱，還記得上學那會剛開始學習編程，我在本地跑了一個很有趣的小項目，想著發給同學炫耀一下，然后給他們發了地址127.0.0.1/navigation,發現他們訪問不通，當時這個問題困惑了我很久。我要怎么做一個其他人可以訪問的本地網站呢？后來學習網絡知識后，了解到了原來還有公網地址，地址轉換，內網穿透這些東西。

NAT（網絡地址轉換）在現代網絡通信中至關重要，無論是企業、家庭還是數據中心，都離不開 NAT 的支持。靜態 NAT、動態 NAT 和 PAT（端口地址轉換）作為 NAT 的三大機制，在不同場景下展現出獨特優勢。神唱 帶大家一起了解 NAT 技術的原理與區別。

一. 什么是 NAT？

NAT（Network Address Translation）用于將 私有 IP 地址 轉換為 公有 IP 地址，解決 IPv4 地址枯竭問題，同時提升網絡安全性。

NAT 的主要作用：

• 緩解 IPv4 地址耗盡： 讓內網設備共享少量公網 IP。
• 隱藏內網拓撲結構： 提高內網安全性，防止外部直接訪問。
• 提高地址復用率： 多個設備共享同一個公網 IP，節省資源。

二. 靜態 NAT

定義：靜態 NAT 固定將 一個私有 IP 地址映射到一個公有 IP 地址，地址映射關系保持不變。

工作原理：

• 內部主機訪問外網時，使用固定的公網 IP 進行通信。
• 外部主機通過該公網 IP 訪問內網主機時，NAT 設備將請求映射回對應的內網地址。

常見應用場景:

• Web 服務器、郵件服務器等需要對外訪問的服務。
• 需要固定公網 IP 地址的設備或系統。

優缺點對比:

• 優點： 地址固定，訪問速度快，適合對外提供服務的場景。
• 缺點： 消耗大量公網 IP 地址，安全性較低，容易被攻擊。

三. 動態 NAT

定義: 動態 NAT 使用 地址池（IP Pool），將多個私有 IP 地址動態映射到一個或多個公有 IP 地址。

工作原理：

• 當內網主機發起訪問時，NAT 設備從 地址池 中選擇一個公網 IP 進行映射。
• 連接結束后，該公網 IP 釋放，可供其他主機使用。

常見應用場景：

• 企業網絡需要臨時分配公網 IP 進行訪問的情況。
• 內部設備數量較多，但不需要固定公網地址的環境。

優缺點對比:

• 優點： 提高公網 IP 資源利用率，地址動態分配更靈活。
• 缺點： 地址池 IP 耗盡時，新的會話無法建立。

四. PAT（端口地址轉換）

定義: PAT（Port Address Translation），也稱為 NAT Overload，將 多個私有 IP 地址通過不同端口映射到同一個公有 IP。

工作原理：

• 內網主機訪問外網時，NAT 設備將 IP 地址+端口號 轉換為 公有 IP 地址+不同端口號。
• 返回數據時，通過記錄的端口號映射回正確的內網主機。

常見應用場景：

• 家庭路由器、企業網關，適合大規模內網用戶共享公網 IP 的環境。
• 大量用戶同時訪問外部網絡時。

優缺點對比：

• 優點： 極大提高公網 IP 資源利用率，適合大規模用戶訪問場景。
• 缺點： 某些端口敏感應用可能因端口復用導致通信異常。

五. 區別