简述nat的基本原理和工作机制

网络地址转换（Network Address Translation，NAT）是一种将私有IP地址转换为公共IP地址，以实现家庭网络与公网的连接的技术。NAT的工作原理是在路由器设备内部对数据包的源IP地址或目的IP地址转换。本文将从多个角度分析NAT的基本原理和工作机制。

1. NAT的基本原理

NAT的基本原理是在家庭网络中的路由器设备上为私有IP地址和公共IP地址进行一种映射，将内部的私有IP地址转换成公共IP地址。在传输中，NAT先对一个私有IP地址进行请求转换，变成公共IP地址，然后将包发送到公共网络，数据包到达目的端后，再由NAT将公共IP地址还原成原始的私有IP地址。

2. NAT的分类

根据功能和特点，NAT可分为以下几种类型：

(1) 静态NAT：将一个内网IP映射到一个公网IP，适用于对于需要公网IP来进行特定功能的设备或服务，如服务器等。

(2) 动态NAT：多个内网IP通过同一个公网IP访问互联网，每个内网IP使用不同的端口，也就是翻译并同时保存一个不同的本地端口号，从而能够实现多个内网IP同时连接互联网的功能。

(3) 源地址NAT：该方法定义了内部网络地址到公共网络地址的转换。当内部网络的客户端在访问互联网时，源地址NAT会把内部网络的IP地址映射为路由器的IP地址。

(4) 目的地址NAT：该方法定义了公共网络地址到私有网络地址的转换，通过该方式可以让整个内部网络都使用同一个公共IP地址访问互联网。

3. NAT的优缺点

NAT技术的优点在于：

(1) 節省公有IP地址的使用；

(2) 提供了一定程度的安全性保障，可以隐藏内部网络的IP地址，阻止黑客攻击；

(3) 突破运营商对于公有IPv4的数量限制。

NAT技术的缺点：

(1) 它阻止了互联网上的许多应用程序；

(2) NAT无法对所有类型的网络数据都进行透明处理；

(3) 可能会导致一些网络性能问题。

4. NAT的工作机制

NAT的工作机制是路由器首先记录内部网络发往公网的报文，再改变报文头的源IP地址和源端口号，再发送出去，并存储这个映射关系。当目的主机的回应报文到达路由器时，路由器根据存储的映射关系进行转换，恢复原报文的信息，送达内部源地址主机。

5. 总结

NAT技术是一种节约内网IP地址的技术，通过路由器将内部私有IP地址与公共IP地址进行映射进行转换实现家庭网络与公网的连接，它也提供了一定程度的安全性保障。但是也会阻止互联网上的许多应用程序，有可能会导致一些网络性能问题。