ease of rerouting traffic in IP networks without readdressing every host

https://en.wikipedia.org/wiki/Network_address_translation

In the face of the foreseeable global IP address space exhaustion, NAT was increasingly used since the late 1990s in conjunction with IP masquerading, which is a technique that hides an entire IP address space, usually consisting of private network IP addresses (RFC 1918), behind a single IP address in another, usually public address space. I.e. the address that has to be hidden is changed into a single (public) IP address as "new" source address of the outgoing IP packet so it appears as originating not from the hidden host but from the routing device itself. Masquerading routing devices keep stateful translation tables of a certain conversation to "remember" the original source address when packets return during this conversation. The translation tables are flushed after a defined period unless new traffic refreshes their state to prevent port exhaustion and free state table resources.

 

https://zh.wikipedia.org/wiki/网络地址转换

1990年代中期，NAT是作为一种解决IPv4地址短缺以避免保留IP地址困难的方案而流行起来的。网络地址转换在很多国家都有很广泛的使用。所以NAT就成了家庭和小型办公室网络连接上的路由器的一个标准特征，因为对他们来说，申请独立的IP地址的代价要高于所带来的效益。

在一个典型的配置中，一个本地网络使用一个专有网络的指定子网（比如192.168.x.x或10.x.x.x）和连在这个网络上的一个路由器。这个路由器占有这个网络地址空间的一个专有地址（比如192.168.0.1），同时它还通过一个或多个因特网服务提供商提供的公有的IP地址（叫做“过载”NAT）连接到因特网上。当信息由本地网络向因特网传递时，源地址被立即从专有地址转换为公用地址。由路由器跟踪每个连接上的基本数据，主要是目的地址和端口。当有回复返回路由器时，它通过输出阶段记录的连接跟踪数据来决定该转发给内部网的哪个主机；如果有多个公用地址可用，当数据包返回时，TCP或UDP客户机的端口号可以用来分解数据包。对于因特网上的一个系统，路由器本身充当通信的源和目的地址。

流行在网络上的一种看法认为，IPv6的广泛采用将使得NAT不再需要，因为NAT只是一个处理IPv4的地址空间不足的方法。

 

基本NAT和端口号转换

基本网络地址转换（Basic NAT）

这一种也可称作NAT或“静态NAT”。它在技术上比较简单一点，仅支持地址转换，不支持端口映射，这就需要对每一个当前连接都要对应一个IP地址，因此要维护一个公网的地址池。宽带（broadband）路由器通常使用这种方式来允许一台指定的计算机去接收所有的外部链接，甚至当路由器本身只有一个可用外部IP时也如此，这台路由器有时也被标记为DMZ主机。

基本NAT要维护一个NAT表，结构如下。

内网IP	外网IP
192.168.1.55	219.152.168.222
192.168.1.59	219.152.168.223
192.168.1.155	219.152.168.224

网络地址端口转换（NAPT）

这种方式支持端口的映射并允许多台主机共享一个公用IP地址。

支持端口转换的NAT又可以分为两类：源地址转换和目的地址转换NAT。前一种情形下发起连接的计算机的IP地址将会被重写，使得内网主机发出的数据包能够到达外网主机。后一种情况下被连接计算机的IP地址将被重写，使得外网主机发出的数据包能够到达内网主机。实际上，以上两种方式通常会一起使用以支持双向通信。

NAPT也要维护一个NAT表，结构如下。

内网IP	外网IP
192.168.1.55:5566	219.152.168.222:9200
192.168.1.59:80	219.152.168.222:9201
192.168.1.59:4465	219.152.168.222:9202