NAT协议

什么是 NAT

网络地址转换（Network Address Translation），将私有 IP 地址转换为公有 IP 地址。

为什么需要 NAT

IPv4地址不足：
- IPv4只有32位，约43亿个地址
- 私有地址可以在内网重复使用
- NAT让多个私有地址共享少量公有地址

私有地址范围（RFC 1918）：
- A类: 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255 （1个A类网络）
- B类: 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255（16个B类网络）
- C类: 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255（256个C类网络）

基本 NAT（静态 NAT）

一对一映射：私有IP ↔ 公有IP

内网主机192.168.1.100 ←→ 公网IP 203.0.113.1
内网主机192.168.1.101 ←→ 公网IP 203.0.113.2

缺点：需要多个公网IP

NAPT（网络地址端口转换）⭐

多对一映射：多个(私有IP:端口) ↔ 一个公有IP:不同端口

转换表（NAPT表）：
内部地址:端口          外部地址:端口
192.168.1.100:1025 → 203.0.113.1:40001
192.168.1.100:1026 → 203.0.113.1:40002
192.168.1.101:1025 → 203.0.113.1:40003

工作过程

1. 内网主机(192.168.1.100:1025)发送数据到外网
2. NAT路由器：记录映射，替换源地址和端口
3. 外网服务器回复到 203.0.113.1:40001
4. NAT路由器查表，替换目的地址和端口，转发给内网主机

优点

缺点

NAT 穿越问题

问题：外部主机无法主动连接内网主机
原因：NAT表中没有对应的映射

解决方案：
- STUN/TURN/ICE（WebRTC使用）
- UPnP（自动端口映射）
- 端口转发（手动配置）