NAT和互联网增长介绍
互联网一开始是一个小的研究想法，后来发展成为一个全球系统，将数十亿个设备链接起来，每个设备都需要IP地址，这样它就可以发送请求并获得答案。 起初IPv4地址足够发售，但随着更多的人和更多的机器年复一年地上线，游泳池不断萎缩，因此工程师们寻找一种能够拉伸剩下的东西的方法。 搜索导致一种公开地址为许多私人设备服务的方法，最常用的方法之一是 网络地址翻译大多数人都称它为NAT
NAT让许多设备在一个家庭、办公室或学校共用一个设备 公开地址 而路由器则悄悄地做翻译工作。 一个拥有几部手机、笔记本电脑和智能电视的家庭可以同时通过这种公共身份而在线，同样的想法也存在于更大的网络中，这些网络需要保持成长，而不会在公共空间燃烧得太快。 它不是作为完美或永久的固定而制作的，而是在IPv6的移动缓慢进行的同时，它成为了将事物凝聚在一起的关键作品，它使日常的连接足够平滑，所以应用保持工作，服务仍然可以达到。
理解NAT的基本原理
NAT背后的想法听起来很简单，繁忙的部分坐落在路由器内部，因为本地网络上的一个设备会发送一个带有私人地址的包，并且路由器在离开之前会将源代码交换到共享的公共地址。 当从服务器返回回复时，路由器会检查它保存的表格，并知道哪个私人设备要求的，因此数据再次找到合适的位置，用户只看到页面加载和视频播放。
大多数人使用的形式是Port地址翻译，或PAT，它赋予每个连接自己的端口号码，因此一个公共地址可以同时覆盖许多私人设备，仍然保持流量排序。 在一个可能意味着同时流线，游戏和浏览的房子里，外部观察者仍然只看到一个公共的IP，路由器将端口匹配到设备上，所以会话不会变得混杂。 还有一些其他形式，如静态NAT，当内部服务器需要从外部到达时，将一个私有的到一个公共的地图，以及动态NAT，根据需要从一个池中传递公共地址，每个表都试图在保持网络灵活性的同时更谨慎地使用稀缺的空间。
因为NAT隐藏了私人网络的布局，网络上的陌生人无法直接看到设备内部，这又增加了一层薄薄的分离层，尽管它不是一个完整的安全工具，但感觉就像基本保护。 这种节省公共空间和与外界保持一点距离的搭配，解释了NAT为何变得普遍，也解释了为什么几乎所有消费路由器船都准备使用，这也是它最终如何在日常互联网生活中处于中间。
IPv4 危机问题
IPv4给出了大约43亿个独特的地址，在早期，这个数字看起来已经足够了。 大型组织、大学和政府网络 被交给了大块块， 有时比他们用得更大， 因为当时没有人想到地址会用完。 但互联网不断传播，更多的人想上网，所以曾经似乎无穷无尽的地址开始显得有限，然后池子开始萎缩得更快。
智能手机的普及将慢排水管变成急速排水，因为那些已经在家里拥有计算机的人也希望他们的手机和平板电脑以及智能电视能一直保持连接。 每个设备都要求一个IP，可用的空间无法跟上。 到2010年代初期，大多数区域登记册都公开表示，它们没有新鲜的IPv4可供提供，新的请求必须用不同方式处理。
如果NAT没有到位，短缺会更早和更严重。 住宅和办公楼各需要几个公共地址，供应商无法满足需求。 NAT让这些家庭和企业在内部使用私人范围，然后在外部共享一个或几个公共地址，因此同样的空间为更多的用户服务。
NAT不会结束稀缺，但会减缓破坏。 ISP可以在不急于在市场上购买大块块的情况下连接更多的家庭，用户可以不停地添加新的设备，而不每次要求新的订阅。 对大多数人来说，这让短缺现象变得无形。 他们继续使用互联网，而NAT悄悄地延长了IPv4的寿命，并给了业界更多的时间慢慢走向。 IPv6.
NAT机制在实践中如何运作
NAT在背景中运行，所以大多数人永远不会注意到它的工作。 一台手提电脑要网页 包里有私人地址 路由器在发送到互联网之前 将这个交换给共享的公众。 当答案回来时，路由器会检查它的表格，知道哪个私人设备要求它，并将答案发送给正确的机器。 对用户来说，这看起来像一个简单的页面负荷，但是在路由器内部，一个恒定的翻译流正在发生。
出现最多的一类NAT是Port地址翻译或PAT。 在这里，一个单一的公共地址可以覆盖数百个私人设备，每个连接都得到不同的端口号码。 一个家庭可以立刻全部在线，看电影和玩游戏，然而只有一个公开的IP在外可见。 路由器跟踪哪个端口属于哪个设备，并保持一切排序。 静态NAT将一个私人地址连接到一个公共地址，当一个内部的服务器需要从外部联系时使用。 动态NAT，在必要时从一个池中发出公共地址，仍然在企业设置中使用。 每个表格都试图使游泳池持续更长的时间，并保持事物的灵活性。
NAT也增加了其他副作用。 由于它隐藏了网络的内部结构，外界无法直接看到每个设备。 这并不是主要的设计目标，但它提供了一层薄的额外的分离层。 它不会取代防火墙，但会降低外界的能见度。 同时，NAT可以屏蔽一些直接服务。 在线游戏，对等软件，以及视频通话可能会在没有STUN或TURN服务器等帮助者的情况下出现过NAT的困难。 许多供应商使用的载体级NAT，保存了更多的地址，但使想要托管服务器或直接连接的客户的生活更加困难。
NAT 在 IP 地址分发中的作用
NAT并不取代登记册或分配政策的作用，但它改变了地址在实践中的使用方式。 在理论上，每个设备都应该有自己的公共地址。 实际上，NAT让数百万个私人设备坐在一个或几个公共地址后面。 这比一对一的直线绘图要远得多。
服务供应商大量使用NAT来继续签约新客户，即使他们的地址块几乎满了。 单一的ISP可以覆盖数千户家庭，拥有一套小的公共地址。 每个客户都有进行翻译的路由器，许多供应商在核心中添加另一层NAT。 这堆积的NAT系统使得互联网即使在免费的IPv4游泳池消失后也能继续增长。
对于用户来说，NAT使得稀缺几乎是隐形的。 在家里，他们可以插上更多的设备，而不要求提供者提供新的地址。 在学校和办公室，数百台计算机可以通过一个公共的IP连接。 在这两种情况下，NAT是无需等待新的分配就可以更广泛地分配访问权的原因。 没有NAT，很多用户早就被切断了。
NAT一直被认为是临时性的，但缓慢的IPv6的采用将它变成了系统的一个长期部分。 现在，它对于供应商如何管理地址、公司如何设计网络以及普通人如何每天上网至关重要。 虽然IPv6本意是取代它，但NAT今天仍然坐落在分发的中间。
NAT的挑战和限制
NAT让IPv4能够使用， 早期的设计允许任何设备直接与任何其他设备交谈。 随着NAT的到位，内部的设备无法从外部到达，除非做出额外的设置。 这使得人们更难在家中运行服务器。 想要主机游戏或小站点的人，往往必须使用端口转发，这样外部交通到达正确的设备。
对等应用程序面临同样的问题。 它们需要直接路径，但NAT默认会阻挡它们。 开发者创造了一些技巧来绕过这一点，但是这些绕行增加了复杂性，有时也会让事情放慢。
承运人级NAT更进一步，将数百名客户放在一个共享地址后面。 这节省了空间，但限制了用户所能做的。 托管服务器，使用远程访问，或跟踪滥用变得更加困难，因为许多人共享相同的公共IP。 供应商必须保存私有用户每次匹配哪个端口的日志。 这增加了成本和技术负荷。
对企业和日常用户的影响
对于公司来说，NAT使得增长成为可能，而不需要巨大的成本。 一个公司可以运行许多设备，只有几个公共IP。 这避免了在转移市场上花钱，让企业更自由地扩张。 规模较小的ISP依靠载体级的NAT来添加客户，而无需等待新的分配，这帮助服务保持活力，即使登记处已经没有什么可发放的了。
对于家庭用户来说，NAT几乎是隐形的，但仍是中心。 这意味着一个订阅可以覆盖电话，笔记本电脑，和智能设备一起。 学校和办公室在更大范围内使用同样的思想。 路由器处理翻译的繁忙工作，这样人们就根本不用考虑地址。 NAT是他们能够享受平稳的在线体验的安静原因。
NAT 和向 IPv6 过渡
IPv6的设计是为了通过提供如此庞大的池子来消除这个问题，以至于每个设备都能够再次拥有自己的公共地址。 如果IPv6完全部署，那么NAT就不再需要保护了，互联网可以恢复原来的端对端风格。
但是，IPv6的收养一直进展缓慢。 许多网络仍然大多运行在IPv4上，许多服务仍然期望IPv4连接。 提供商现在运行双层安装，但只要IPv4在使用中，NAT就必须留下。 漫长的过渡使NAT从暂时的诡计变成了永久的工具。
NAT也使得向IPv6的移动复杂化。 一些供应商曾经依赖NAT，因此推迟了对其系统的升级。 另一些则建立混合体，将IPv6与NAT混合。 这些解决办法目前使事情继续运转，但减缓了全面转变。 这样，NAT既有用又有害。 它使得IPv4持续时间更长，但推迟了对IPv6的完全更改。
问题
1. NAT在IP地址分发中扮演什么角色？
NAT的工作就是让许多私人设备在上线时只坐在一个公共的IP后面。 这样，同样的少量地址可以服务更多的人。 它并没有消除短缺，但减缓了短缺的速度，使现有的空间持续更长。
2. 为什么NAT在现代网络中变得如此重要？
简单的原因是IPv4空间消失，同时需求不断攀升。 NAT为供应商提供了不断添加新客户的方法，让家庭不断插入新设备，而不每次都要求额外的公共空间。 没有它， 互联网早就会撞墙了。
3. NAT是否提供安全福利？
从某种意义上说，因为它从外部隐藏了网络的内在。 人们在网络上扫描时， 但这只是副作用。 这不是一个完整的防御，所以你仍然需要防火墙和其他工具。
4. NAT的一些问题是什么？
最大的问题是它会阻断直接路径。 对等工具，游戏，和呼叫经常挣扎，家用服务器需要特殊的设置才能工作。 除此之外，供应商必须保存更多的日志以追踪活动，这意味着额外的成本和复杂性。
5. IPv6完全采用后，是否需要NAT？
如果IPv6无处不在，那么NAT就不需要用于保护，因为每个设备都将拥有自己独特的公用IP。 在此之前，NAT仍将是系统的一部分，因为IPv4仍然支撑着大部分互联网。
