NAT协议工作原理

NAT协议

NAT 是将 IP 数据报报头中的 IP 地址转换为另一个 IP 地址的过程，主要用于内部网到外部网转换的过程中。具体来讲，在一个子网（局域网，LAN）内，各主机使用的是同一个LAN下的IP，但在广域网（WAN）中，需要一个统一的IP标识该LAN在整个互联网中的位置。 IP地址的数量是有限的，为了能够使得有限的IP为更多的用户提供服务，IP地址保留了部分地址作为私网IP地址，任何组织都可以使用私网地址在其内部进行组网，通过这种方式实现IP地址的复用，除此之外的公网地址则是全球唯一的。而私网地址是不可以直接访问互联网的，这就需要使用NAT协议，将私网地址转换成公网地址。

工作原理

1. 主机向路由器发送的数据包中包含源IP和目的IP

2. 路由器拿到数据包时，需要进行源地址转换，将源IP转换成路由器的WAN端口IP，再发送出去

3. 服务器处理完数据包之后，则将原来数据包中的源IP和目的IP互换，并发送给路由器

4. 路由器接收到之后，执行反向SNAT，将目标IP改成主机IP，发送给内网中的主机

特殊情况

假设同一个内网中的两台主机同时访问同一个网站，发送了两组数据包到路由器上，路由器在执行地址转换之后，服务器处理完返回的数据包中，目标地址（发送时的源地址）都会是路由器的WAN端口地址，这时就需要区分两个数据包分别属于内网中的哪个主机，此时，只关注IP地址是不行的，需要传输层的相关处理：

以TCP协议举例

TCP协议中有两个关键属性：源端口和目标端口。

那么，在进行源地址转换时，就需要同时修改源地IP址和源端口，并将修改后的IP和端口号形成映射关系，在返回包中，根据目标端口号的映射关系，就可以区分出是哪个主机的包了