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随着互联网的快速发展，IPv4地址资源日益短缺。NAT技术应运而生，它是网络地址转换技术的简称，主要作用是在私有网络和公共网络之间进行地址转换。通过NAT技术，多个私有IP地址可以共享一个或少数几个公网IP地址访问互联网，有效缓解了IP地址不足的问题。
NAT的基本工作原理是通过地址转换表来实现内网地址和外网地址之间的映射。当内网主机发送数据包到外网时，NAT设备会查找转换表，将数据包中的源IP地址从私有地址转换为公网地址。同时，NAT设备会记录这个转换关系，以便后续的响应数据包能够正确返回到原始的内网主机。
静态NAT实现一对一的固定地址映射关系。在配置阶段，管理员预先设定内网IP地址与外网IP地址的对应关系。例如，内网的Web服务器192.168.1.100固定映射到外网地址202.1.1.10。当外网客户端访问202.1.1.10时，NAT设备会将数据包转发给对应的内网服务器。这种方式适用于需要对外提供服务的服务器场景。
动态NAT从预先配置的公网IP地址池中动态分配地址给内网主机。当内网主机需要访问外网时，NAT设备从地址池中选择一个可用的公网IP地址进行映射。多个内网主机可以共享有限的公网IP地址池，当连接结束后，分配的公网IP地址会被回收到地址池中供其他主机使用。这种方式比静态NAT更加灵活和经济。
PAT技术，也称为NAT重载，通过利用端口号实现多个内网地址到单个公网地址的映射。每个内网主机的连接都会被分配一个唯一的端口号，PAT设备维护IP地址和端口号的对应关系表。例如，三台内网主机可以同时使用不同的端口号共享同一个公网IP地址访问外网服务器。这种技术大大提高了IP地址的利用效率，是目前最常用的NAT实现方式。