NAT、NAPT（PAT）的基本概念和工作原理及区别

转自： http://blog.sina.com.cn/s/blog_5d302bd20100gprv.html

近年来，随着Internet的迅猛发展，连入Internet的主机数量成倍增长。由于最初设计Internet的时候并没有考虑到需要支持这么大的规模，因而Internet使用的Ipv4协议中IP地址的长度选择了32位，它可以使IP包的格式很好地对齐；但是，目前IP地址的短缺已经成为Internet面临的最大问题之一。

为了解决IP地址短缺的问题，人们提出了许多解决方案，nternet能够支持到新一代IP协议Ipv6的出台。在众多的解决方案中，网络地址转换NAT（Network Address Translation）技术提供了一种完全将私有网和公共网隔离的方法，从而得到了广泛的应用。图1 NAT工作原理示意图1 NAT技术

NAT技术的基本功能就是，用1个或几个IP地址来实现1个私有网中的所有主机和公共网中主机的IP通信。NAT技术可为TCP、UDP以及ICMP数据包提供透明转发。

1.1 NAT工作原理

NAT的基本工作原理是，当私有网主机和公共网主机通信的IP包经过NAT网关时，将IP包中的源IP或目的IP在私有IP和NAT的公共IP之间进行转换。

如图1所示，NAT网关有2个网络端口，其中公共网络端口的IP地址是统一分配的公共IP，为202.204.65.2；私有网络端口的IP地址是保留地址，为192.168.1.1。私有网中的主机192.168.1.2向公共网中的主机166.111.80.200发送了1个IP包（Des=166.111.80.200,Src=192.168.1.2）。当IP包经过NAT网关时，NAT会将IP包的源IP转换为NAT的公共IP并转发到公共网，此时IP包（Des=166.111.80.200，Src=202.204.65.2）中已经不含任何私有网IP的信息。由于IP包的源IP已经被转换成NAT的公共IP，响应的IP包（Des=202.204.65.2,Src=166.111.80.200）将被发送到NAT。这时，NAT会将IP包的目的IP转换成私有网中主机的IP，然后将IP包（Des=192.168.1.2，Src=166.111.80.200）转发到私有网。对于通信双方而言，这种地址的转换过程是完全透明的。

1.2 NAPT技术

由于NAT实现是私有IP和NAT的公共IP之间的转换，那么，私有网中同时与公共网进行通信的主机数量就受到NAT的公共IP地址数量的限制。为了克服这种限制，NAT被进一步扩展到在进行IP地址转换的同时进行Port的转换，这就是网络地址端口转换NAPT（Network Address Port Translation）技术。

NAPT与NAT的区别在于，NAPT不仅转换IP包中的IP地址，还对IP包中TCP和UDP的Port进行转换。这使得多台私有网主机利用1个NAT公共IP就可以同时和公共网进行通信。

如图2所示，私有网主机192.168.1.2要访问公共网中的Http服务器166.111.80.200。首先，要建立TCP连接，假设分配的TCP Port是1010，发送了1个IP包（Des=166.111.80.200:80,Src=192.168.1.2:1010）,当IP包经过NAT网关时，NAT会将IP包的源IP转换为NAT的公共IP，同时将源Port转换为NAT动态分配的1个Port。然后，转发到公共网，此时IP包（Des=166.111.80.200：80，Src=202.204.65.2:2010）已经不含任何私有网IP和Port的信息。由于IP包的源IP和Port已经被转换成NAT的公共IP和Port，响应的IP包（Des=202.204.65.2:,Src=2010166.111.80.200:80）将被发送到NAT。这时NAT会将IP包的目的IP转换成私有网主机的IP，同时将目的Port转换为私有网主机的Port，然后将IP包（Des=192.168.1.2:1010，Src=166.111.80.200:80）转发到私网。对于通信双方而言，这种IP地址和Port的转换是完全透明的。

NAT就是网络地址翻译的英文缩写。

NAT在内部网络中使用内部地址，通过

NAT把内部地址翻译成合法的IP地址，在Internet上使用。其具体的做法是把IP包内的地址域用合法的IP地址来替换，PAT则是把内部地址映射到外部网络的一个IP地址的不同端口上。

NAT的另一个运用：作为用于负载平衡的DNS系列服务器（DNS

round－robin）的一个替代品。

英文：PAT（Performance

Acceleration

Technology）

中文：性能加速技术

所属类别：主板芯片组

“这种技术主要被用来改进芯片组的性能。这项技术简单地说PAT对芯片组性能的提升并非通过超频处理器、芯片组或内存来实现的。而是采用了减少了芯片组内部FSB和系统内存之间延迟的技术。PAT不单单是BIOS的一个选项，它还要借助于芯片本身。865芯片组系列就不能实现PAT。实际上865-PE芯片组已经提供了相当出色的性能，875P芯片组则是为那些要求更高的用户提供附加的性能。预期875P芯片组在相同的配置下会比865芯片组的性能提升2-5%。还需指出，PAT模式只能在800MHz

FSB和双通道DDR400的情况下才能实现。什么是

NAT？

网络地址转换

(NAT)

是一个

Internet

工程任务组

(Internet

Engineering

Task

Force，IETF)

标准，用于允许专用网络上的多台

PC

(使用专用地址段，例如

10.0.x.x、192.168.x.x、172.x.x.x)

共享单个、全局路由的

IPv4

地址。IPv4

地址日益不足是经常部署

NAT

的一个主要原因。Windows

XP

和

Windows

Me

中的“Internet

连接共享”及许多

I

nternet

网关设备都使用

NAT，尤其是在通过

DSL

或电缆调制解调器连接宽带网的情况下。

NAT

对于解决

IPv4

地址耗费问题

(在

IPv6

部署中却没必要)

尽管很有效，但毕竟属于临时性的解决方案。这种

IPv4

地址占用问题在亚洲及世界其他一些地方已比较严重，且日渐成为北美地区需要关注的问题。这就是人们为什么长久以来一直关注使用

IPv6

来克服这个问题的原因所在。

除了减少所需的

IPv4

地址外，由于专用网络之外的所有主机都通过一个共享的

IP

地址来监控通信，因此

NAT

还为专用网络提供了一个隐匿层。NAT

与防火墙或代理服务器不同，但它确实有利于安全。

---