聊聊NAT：从内网到外网的数据旅程

🌐（附生活化类比+全流程拆解）

目录

🌐（附生活化类比+全流程拆解）

一、NAT是什么？

二、NAT全流程拆解

1. 内网设备发起请求

2. NAT设备转换（核心阶段）

(1) 动态NAT（一对一映射）

(2) PAT（端口多路复用，多对一）

3. 外网服务器响应

4. NAT设备逆向转换

5. 数据送达内网设备

三、NAT类型对比（表格速记）

四、实际应用示例

家庭路由器场景

五、NAT的优缺点

🔑 总结口诀

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一、NAT是什么？

核心作用：将内网设备的私有IP地址转换为公网IP地址，解决IPv4地址不足问题，同时隐藏内网拓扑。 类比：快递总机（公网IP）为每个员工分配分机号（端口），外线只需拨打总机号+分机号即可找到具体人。

二、NAT全流程拆解

1. 内网设备发起请求

• 场景：内网设备（192.168.1.100）访问外网服务器（203.0.113.5）。
• 原始数据包：

源IP: 192.168.1.100 | 源端口: 1234  
目标IP: 203.0.113.5 | 目标端口: 80

2. NAT设备转换（核心阶段）

(1) 动态NAT（一对一映射）

• 原理：从公网IP池中动态分配一个地址。
• 转换表记录：

内网IP:Port       → 外网IP:Port  
192.168.1.100:1234 → 198.51.100.10:5678

• 适用场景：企业内网多设备临时访问外网。

(2) PAT（端口多路复用，多对一）

• 原理：单个公网IP + 不同端口映射多个内网设备。

转换表记录：

内网IP:Port       → 公网IP:Port  
192.168.1.100:1234 → 198.51.100.10:5001  
192.168.1.101:5678 → 198.51.100.10:5002

• 适用场景：家庭宽带路由器（最常用！）。

3. 外网服务器响应

• 响应数据包：

源IP: 203.0.113.5 | 源端口: 80  
目标IP: 198.51.100.10 | 目标端口: 5001

4. NAT设备逆向转换

• 查表还原：根据端口映射关系，将公网地址还原为内网地址。

目标IP:Port → 内网IP:Port  
198.51.100.10:5001 → 192.168.1.100:1234

5. 数据送达内网设备

• 内网设备收到响应，通信完成。

三、NAT类型对比（表格速记）

类型	映射方式	公网IP需求	适用场景
静态NAT	一对一固定映射	1个公网IP/设备	服务器对外服务
动态NAT	多对多动态分配	公网IP池	企业内网多设备访问外网
PAT(NAPT)	多对一（端口复用）	1个公网IP	家庭宽带、移动网络

四、实际应用示例

家庭路由器场景

1. 手机访问百度：
   • 内网手机：192.168.1.100:1234 → 路由器转换为 58.32.1.100:5001。
2. 百度返回数据：
   • 响应目标：58.32.1.100:5001 → 路由器还原为 192.168.1.100:1234。

五、NAT的优缺点

优点	缺点
节省公网IP地址	外网无法直接访问内网设备（需手动配置端口映射）
隐藏内网拓扑，提升安全性	部分协议（如FTP、IPsec）需额外处理（ALG）
支持大规模设备共享上网	可能引入单点故障（依赖NAT设备）

🔑 总结口诀

内网发请求，NAT转公网： 静态映射一对一，动态池里轮流换， PAT端口复用最常用，家庭路由全靠它！ 外网回数据，查表还原IP： 安全省地址，协议兼容要注意！