NAT技术 与NAPT技术 、 NAT穿越

首先了解以下两个概念：
公有IP地址：也叫全局地址，是指合法的IP地址，它是由NIC（网络信息中心）或者ISP(网络服务提供商)分配的地址，对外代表一个或多个内部局部地址，是全球统一的可寻址的地址。

私有IP地址：也叫内部地址，属于非注册地址，专门为组织机构内部使用。因特网分配编号委员会（IANA）保留了3块IP地址做为私有IP地址：

10.0.0.0 ——— 10.255.255.255

172.16.0.0——— 172.16.255.255

192.168.0.0———192.168.255.255
1.NAT技术
网络地址转换(NAT,Network Address Translation)属接入广域网(WAN)技术，是一种将私有（保留）地址转化为合法IP地址的转换技术，它被广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。原因很简单，NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。
NAT（Network Address Translation，网络地址转换）是将IP 数据包头中的IP 地址转换为另一个IP 地址的过程。在实际应用中，NAT 主要用于实现私有网络访问公共网络的功能。这种通过使用少量的公有IP 地址代表较多的私有IP 地址的方式，将有助于减缓可用IP 地址空间的枯竭。

1.1 NAT工作原理
NAT的基本工作原理是，当私有网主机和公共网主机通信的IP包经过NAT网关时，将IP包中的源IP或目的IP在私有IP和NAT的公共IP之间进行转换。NAT网关有2个网络端口，其中公共网络端口的IP地址是统一分配的公共IP，为202.204.65.2；私有网络端口的IP地址是保留地址，为192.168.1.1。私有网中的主机 192.168.1.2向公共网中的主机166.111.80.200发送了1个IP包（Des=166.111.80.200,Src=192.168.1.2）。当IP包经过NAT网关时，NAT会将IP包的源IP转换为NAT的公共 IP并转发到公共网，此时IP包（Des=166.111.80.200，Src=202.204.65.2）中已经不含任何私有网IP的信息。由于IP 包的源IP已经被转换成NAT的公共IP，响应的IP包（Des=202.204.65.2,Src=166.111.80.200）将被发送到NAT。 这时，NAT会将IP包的目的IP转换成私有网中主机的IP，然后将IP包（Des=192.168.1.2，Src=166.111.80.200）转 发到私有网。对于通信双方而言，这种地址的转换过程是完全透明的。
1.2 NAT技术解决什么问题：
ip地址不够用的问题：
私有ip是不能出现在公网上的，因此一个主机要想在广域网中进行通信，即访问外网，就必须有一个公网ip，且公网ip是不可以重复的，但是我们知道IP地址的位数只有32位，也就决定了，ip地址的个数最多也就是40多亿个，但是目前地球上主机的个数远远超过这些。私有ip仅存在于局域网内，因此不同的局域网中的主句可能会有相同的私有ip地址，也就达到了ip地址的重复使用，那么如果可以使私有ip也可以通过某种方式访问外网，不就可以解决ip地址不够用的问题了吗。
NAT能够将私有IP对外通信时转为全局IP.
也就是一种将私有IP和全局IP相互转化的技术方法: 很多学校, 家庭, 公司内部采用每个终端设置私有IP, 而在路由器或必要的服务器上设置全局IP; 全局IP要求唯一, 但是私有IP不需要; 在不同的局域网中出现相同的私有IP是完全不影响的。
那么NAT具体是如何将私有ip转化为公网ip的呢？
看下面的图：

• NAT路由器将源地址从10.0.0.10替换成全局的IP 202.244.174.37;
• NAT路由器收到外部的数据时, 又会把目标IP从202.244.174.37替换回10.0.0.10;
• 在NAT路由器内部, 有一张自动生成的, 用于地址转换的表; 当 10.0.0.10 第一次向 163.221.120.9 发送数据时就会生成表中的映射关系;
  1.3但是NAT存在缺陷：
  1.3.1无法从NAT外部向内部服务器建立连接（解决该问题的方法：NAPT技术）
  当一个局域网中的多台主机都访问外网的同一台服务器时，通过NAT路由器时会建立一张表如下：

那么请问当外网中的服务器发数据给ip地址为10.0.0.10时，会先将数据发给NAT路由器，然后由路由器决定将数据发给那一台主机，那么此时NAT路由器就懵逼了，上面的情况路由器无法确定应将这个数据应该发送给那台主机，也就是说NAT在发送数据时可以，但是在接受数据时就会出现问题。
NAT（Network Address Translation，网络地址转换）是将IP 数据包头中的IP 地址转换为另一个IP 地址的过程。在实际应用中，NAT 主要用于实现私有网络访问公共网络的功能。这种通过使用少量的公有IP 地址代表较多的私有IP 地址的方式，将有助于减缓可用IP 地址空间的枯竭。

1.3.2 装换表的生成和销毁都需要：额外开销
1.3.3 通信过程中一旦NAT设备异常, 即使存在热备, 所有的TCP连接也都会断开;

NAT缺陷1（不能与外网通信）的解决办法：NAPT技术
2.NAPT技术（网络地址端口转换）
由于NAT实现是私有IP和NAT的公共IP之间的转换，那么，私有网中同时与公共网进行通信的主机数量就受到NAT的公共IP地址数量的限制。为了克服 这种限制，NAT被进一步扩展到在进行IP地址转换的同时进行Port的转换，这就是网络地址端口转换NAPT（Network Address Port Translation）技术。

私有网主机192.168.1.2要访问公共网中的 Http服务器166.111.80.200。首先，要建立TCP连接，假设分配的TCP Port是1010，发送了1个IP包（Des=166.111.80.200:80,Src=192.168.1.2:1010）,当IP包经过NAT 网关时，NAT会将IP包的源IP转换为NAT的公共IP，同时将源Port转换为NAT动态分配的1个Port。然后，转发到公共网，此时IP包 （Des=166.111.80.200：80，Src=202.204.65.2:2010）已经不含任何私有网IP和Port的信息。由于IP包的源 IP和Port已经被转换成NAT的公共IP和Port，响应的IP包 （Des=202.204.65.2:,Src=2010166.111.80.200:80）将被发送到NAT。这时NAT会将IP包的目的IP转换成 私有网主机的IP，同时将目的Port转换为私有网主机的Port，然后将IP包 （Des=192.168.1.2:1010，Src=166.111.80.200:80）转发到私网。对于通信双方而言，这种IP地址和Port的转 换是完全透明的。

NAPT的主要优势在于，能够使用一个全球有效IP地址获得通用性。主要缺点在于其通信仅限于TCP或UDP。只要所有通信都采用TCP或UDP，NAPT就允许一台内部计算机访问多台外部计算机，并允许多台内部主机访问同一台外部计算机，相互之间不会发生冲突。
区别：
NAT：一个全局IP对应一个私有IP（即一台计算机）（或者有一个IP地址池，里面有很多外部IP地址，当有内部IP地址要出去的时候，就随机选一IP地址作为其出口IP）。**一对一，**一个内部地址转换成一个外部地址进行通信。

NAPT：一个全局IP+不同的端口号对应多个私有IP（即多台计算机），需要一个全局IP对应多台计算时，比如局域网内部计算机访问外界网络时，就得用NAPT。一对多，多个内部地址使用同一地址不同端口转换成外部地址进行通信。缺点在于其通信仅限于TCP或UDP。
好处：
NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题。
能够有效地避免来自网络外部的攻击。
隐藏并保护网络内部的计算机。

3.NAT穿越
这个知识我也不太了解，找了一篇博客写得还不错大家一起分享一下：
NAT穿越