什麼是NAT
NAT作爲一種減輕IPv4地址空間耗盡速度的方法，最早出現在Cisco IOS 11.2版本中。
它有什麼用？
- IP地址不足；這種通過使用少量的公有IP地址代表較多的私有IP地址的方式，將有助於減緩可用的IP地址空間的枯竭。
- 隱藏內部網絡；NAT不僅能解決了lP地址不足的問題，而且還能夠有效地避免來自網絡外部的攻擊，隱藏並保護網絡內部的計算機。NAT 之內的 PC 聯機到 Internet 上面時，他所顯示的 IP 是 NAT 主機的公共 IP，所以Client端的PC當然就具有一定程度的安全了，外界在進行 portscan（端口掃描） 的時候，就偵測不到源Client 端的 PC 。
- 能夠處理地址重複情況，避免了地址的重新編號，增加了編址的靈活性。
- 可以使多個使用TCP負載特性的服務器之間實現基本的數據包負載均衡。
NAT的實現原理
NAT的原理是，在路由器中維護一張映射表，該表如下表所示：
| Protocol | Inside Local IP(Address:Port) | Inside Global IP(Adress:Port | Outside Global IP(IP Address:Port) |
|---|---|---|---|
| TCP | 10.1.1.1:80 | 10.1.1.127:80 | 172.20.7.3:3058 |
| TCP | 10.1.1.2:80 | 10.1.1.127:80 | 172.21.7.3:4371 |
| TCP | 10.1.1.3:80 | 10.1.1.127:80 | 172.20.7.3:3062 |
在局域網內部網絡中使用內部地址，而當內部節點要與外部網絡進行通訊時，就在路由器（可以理解爲出口，打個比方就像院子的門一樣）處，將內部地址替換成公用地址（不同端口進行標誌），從而在外部公網（internet）上正常使用，NAT可以使多臺計算機共享Internet連接，這一功能很好地解決了公共 IP地址緊缺的問題。
補充知識：內部、外部IP地址
雖然內部地址可以隨機挑選，但是通常使用的是下面的 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。NAT將這些無法在互聯網上使用的保留IP地址翻譯成可以在互聯網上使用的合法IP地址。而全 局地址，是指合法的IP地址，它是由NIC（網絡信息中心）或者ISP(網絡服務提供商)分配的地址，對外代表一個或多個內部局部地址，是全球統一的可尋 址的地址。
它的不足是什麼？
- 由於NAT要在邊界路由器上進行地址的轉換，增大了傳輸的延遲。
- 由於NAT改動了IP地址，失去了跟蹤端到端IP流量的能力。當出現惡意流量時，會使故障排除和流量跟蹤變的更加棘手。
- 不支持一些特定的應用程序。如早期版本的MSN。
- 增大了資源開銷。處理NAT進程增加了CPU的負荷，並需要更多內存來存儲NAT表項。
它的種類和特點
NAT的實現方式有三種，即靜態轉換Static Nat、動態轉換DynamicNat和端口多路複用OverLoad。
靜態轉換
靜態轉換是指將內部網絡的私有IP地址轉換爲公有IP地址，IP地址對是一對一的，是一成不變的，某個私有IP地址只轉換爲某個公有IP地址。藉助於靜態轉換，可以實現外部網絡對內部網絡中某些特定設備（如服務器）的訪問。
動態轉換
動態轉換是指將內部網絡的私有IP地址轉換爲公用IP地址時，IP地址是不確定的，是隨機的。也就是說，只要指定哪些內部地址可以進行轉換，以及用哪些合法地址作爲外部地址時，就可以進行動態轉換。動態轉換可以使用多個合法外部地址集。當ISP提供的合法IP地址略少於網絡內部的計算機數量時。可以採用動態轉換的方式。
端口多路複用（Port address Translation,PAT)
是指改變外出數據包的源端口並進行端口轉換，即端口地址轉換（PAT，Port Address Translation).採用端口多路複用方式。內部網絡的所有主機均可共享一個合法外部IP地址實現對Internet的訪問，從而可以最大限度地節約IP地址資源。同時，又可隱藏網絡內部的所有主機，有效避免來自internet的攻擊。因此，目前網絡中應用最多的就是端口多路複用方式。
應用級網關 ALG（Application Level Gateway）
ALG（Application Level Gateway），即應用程序級網關技術：傳統的NAT技術只對IP層和傳輸層頭部進行轉換處理，但是一些應用層協議，在協議數據報文中包含了地址信息。爲了使得這些應用也能透明地完成NAT轉換，NAT使用一種稱作ALG的技術，它能對這些應用程序在通信時所包含的地址信息也進行相應的NAT轉換。例如：對於FTP協議的PORT/PASV命令、DNS協議的 “A” 和 “PTR” queries命令和部分ICMP消息類型等都需要相應的ALG來支持。
它要怎麼用？
這種方法需要在專用網連接到因特網的路由器上安裝NAT軟件。裝有NAT軟件的路由器叫做NAT路由器，它至少有一個有效的外部全球IP地址。這樣，所有使用本地地址的主機在和外界通信時，都要在NAT路由器上將其本地地址轉換成全球IP地址，才能和因特網連接。
在面試中被問到了，沒有回答出來，因此蒐集資料並總結一下，但是並沒有實際實踐過，記錄在此，留待以後深入。
如果需要更加深入地瞭解，可以參考這篇文章：https://blog.csdn.net/u013597671/article/details/74275852
參考文章：https://blog.csdn.net/houdong/article/details/1515337
https://zhidao.baidu.com/question/7162175.html
http://www.jb51.net/softjc/42802.html