对于初学者来说，NAT（Network Address Translation，网络地址转换） 可以理解为“家庭/公司内网与互联网之间的‘翻译官’”——它能让多个内网设备（手机、电脑、电视）共用一个公网IP访问互联网，同时保护内网设备不被外网直接访问。
一、先搞懂：为什么需要NAT？
我们先明确两个关键概念，再理解NAT的必要性：
- 公网IP：互联网上“唯一的门牌号”，比如你家宽带从运营商（电信、联通）申请到的IP（如
202.103.54.12），所有互联网设备（百度服务器、抖音服务器）都有唯一公网IP。 - 内网IP：家庭/公司路由器分配给内网设备的“内部门牌号”，仅在局域网内有效，比如
192.168.1.2（手机）、192.168.1.3（电脑），不同局域网的内网IP可以重复（比如你家的192.168.1.2和邻居家的192.168.1.2互不干扰）。
问题核心：全球的公网IP数量有限（IPv4协议下约43亿个），无法给每台设备分配一个公网IP。而NAT的出现，解决了“公网IP不够用”的问题——让一个公网IP对应多个内网IP。
二、NAT的3种核心类型（初学者重点记PAT）
NAT主要分3类，其中 PAT（端口地址转换） 是我们日常生活中最常用的（比如家里的路由器、公司的网关），另外两种在特定场景（如服务器）中使用。
1. 静态NAT（Static NAT）：一对一映射
- 原理：将一个固定的内网IP永久映射到一个固定的公网IP（相当于给内网设备分配了“专属公网门牌号”）。
- 适用场景：内网有需要被外网主动访问的设备，比如公司的网站服务器、监控设备。
- 初学者案例：
公司内网有一台Web服务器，内网IP是192.168.0.100，公司从运营商申请了一个公网IP203.95.67.89。通过静态NAT设置，将192.168.0.100与203.95.67.89绑定。
此时，外网用户在浏览器输入203.95.67.89，就能直接访问到公司内网的Web服务器。
2. 动态NAT（Dynamic NAT）：多对多映射
- 原理：从一个“公网IP池”（比如运营商分配的5个公网IP：
202.103.54.10~202.103.54.14）中，随机分配一个公网IP给需要访问外网的内网设备，设备断开连接后，公网IP放回池子里供其他设备使用。 - 适用场景：内网设备数量较多，但同时访问外网的设备较少（比如100台内网电脑，同时上网的只有20台，用5个公网IP的池就够了）。
- 初学者案例：
学校机房有50台电脑（内网IP
192.168.2.1~192.168.2.50），学校申请了3个公网IP（202.98.11.5~202.98.11.7）作为IP池。
当1号电脑（192.168.2.1）上网时，动态NAT分配202.98.11.5；2号电脑上网时，分配202.98.11.6；3号电脑上网时，分配202.98.11.7；4号电脑上网时，等前3台有一台断开，再用它释放的公网IP。
3. PAT（端口地址转换）：多对一映射（最常用）
-
原理：所有内网设备共用一个公网IP，通过“公网IP+端口号”来区分不同的内网设备（比如公网IP是
202.103.54.12，手机用202.103.54.12:12345，电脑用202.103.54.12:54321）。
这里的“端口号”是一个1~65535的数字，用于标识设备上的不同网络服务（比如浏览网页用80端口，微信聊天用特定端口）。 -
适用场景：家庭、小型公司（几乎所有家用路由器默认用PAT）。
- 初学者案例（最贴近生活）：
你家的路由器从电信申请到公网IP
202.103.54.12，路由器给手机分配内网IP192.168.1.2，给电脑分配192.168.1.3。 - 当你用手机刷抖音时：手机发送的数据包“源IP是192.168.1.2”，经过路由器时，NAT会把源IP改成
202.103.54.12，并随机分配一个端口（比如12345），同时记录“192.168.1.2 ↔ 202.103.54.12:12345”的映射关系。 - 当抖音服务器返回视频数据时：数据的“目标IP是202.103.54.12，目标端口是12345”，路由器收到后，根据之前的映射记录，把目标IP改回
192.168.1.2，再发给手机。 - 同时电脑用浏览器逛百度时：路由器会给电脑分配另一个端口（比如54321），用
202.103.54.12:54321与192.168.1.3绑定，这样抖音和百度的返回数据就能准确发给手机和电脑，不会混淆。
三、NAT的工作流程（用“寄快递”类比，一看就懂）
我们用“手机（内网）访问百度（外网）”的例子，类比NAT的工作步骤，更直观：
| 步骤 | 实际网络操作 | 寄快递类比 |
|---|---|---|
| 1 | 手机（内网IP：192.168.1.2）发送“访问百度”的数据包，源IP是192.168.1.2，目标IP是百度服务器的公网IP（180.101.49.12）。 | 你（手机）要给“百度公司（外网）”寄快递，快递单上“寄件人地址”写你家的“房间号（内网IP：192.168.1.2）”，“收件人地址”写百度公司的“总地址（公网IP：180.101.49.12）”。 |
| 2 | 数据包到达路由器（NAT设备），路由器做两件事： ① 把数据包的“源IP”从192.168.1.2改成路由器的公网IP（202.103.54.12）； ② 分配一个端口号（比如12345），把“源IP+端口”（202.103.54.12:12345）与手机的内网IP（192.168.1.2）绑定，记在“映射表”里。 |
快递到了小区门口的“快递站（路由器）”，快递员（NAT）把你快递单上的“寄件人地址”改成“小区总地址（公网IP：202.103.54.12）”，并在快递单上贴一个“编号（端口12345）”，同时在本子上记“编号12345 → 2号楼3单元401（手机内网IP）”。 |
| 3 | 数据包通过互联网到达百度服务器，百度处理后，返回“网页数据”，数据包的“目标IP”是202.103.54.12，“目标端口”是12345。 | 百度公司收到快递后，回复一个“包裹（网页数据）”，包裹上“收件人地址”写“小区总地址（202.103.54.12）”，并标注“编号12345”。 |
| 4 | 路由器收到百度返回的数据包，查看“映射表”，发现“端口12345”对应手机的内网IP（192.168.1.2），于是把“目标IP”改成192.168.1.2，再把数据包发给手机。 | 快递站收到百度的包裹，看包裹上的“编号12345”，查本子找到对应的“2号楼3单元401（手机）”，把包裹送过去。 |
四、初学者必知的2个NAT关键问题
1. 为什么内网设备不能被外网主动访问？
因为NAT的“单向性”：只有内网设备先主动访问外网，路由器才会记录“内网IP→公网IP+端口”的映射；如果外网设备（比如别人的电脑）主动访问路由器的公网IP，路由器的“映射表”里没有对应的记录，就会直接丢弃数据包，相当于给内网加了一道“防火墙”，保护内网设备不被外网陌生设备攻击。
例外：如果需要外网主动访问内网设备（比如家里的监控、内网游戏服务器），可以手动在路由器上设置“端口映射”（本质是提前在NAT映射表里添加一条固定记录）。比如把监控的内网IP 192.168.1.10 的80端口，映射到路由器公网IP的8080端口，这样外网用户输入“公网IP:8080”就能访问监控。
2. NAT和IPv6的关系？
现在我们用的是IPv4协议，公网IP不够用才需要NAT；而IPv6协议有“2^128个IP地址”（足够给地球上每一粒沙子分配一个IP），未来普及IPv6后，每个设备都能有一个专属公网IP，NAT的“节省公网IP”功能就不再需要了，但NAT的“安全防护”功能可能仍会保留。
五、总结（初学者记3句话）
- NAT的核心作用：节省公网IP（让多个内网设备共用一个公网IP上网）+ 保护内网安全（阻止外网主动访问内网）。
- 最常用的NAT类型是PAT（端口地址转换），家里的路由器默认用它。
- NAT的本质是“IP地址翻译”，通过路由器在“内网IP”和“公网IP”之间转换，并用“端口号”区分不同内网设备。