NAT網絡地址轉換是以救世主的身份 出現緩解IPv4地址枯竭，實踐證明NAT的很多的優點使其迅速被廣泛應用，但是在實際操作中也出現了一些問題。NAT關注五元組信息，進行轉換的五元組也僅限於IP報頭之中，但是一些應用層協議像FTP,H323等多通道協議及流媒體RTSP,MMS，還有DNS，SMTP，和一些IM和P2P，一般情況下在應用載荷信息之中也會包括一些地址、端口信息，如果這些信息不被轉換就會造成通信的失敗。爲了彌補NAT的這些缺陷，ALG（應用層地址網關）便出現了。
ALG主要完成了對應用層報文的處理，通常情況下NAT只對報頭中的IP，PORT信息進行轉換，不對應用層數據載荷中的字段進行分析，如果時能了ALG，那麼在識別了相應報文之後便會對IP報頭以外的載荷信息進行解析，然後進行地址轉換，重新計算校驗和。
根據具體的應用將ALG和NAT組合應用的功能分爲了三類：
a.網絡地址轉換：普通的NAT
b.數據通道檢測：處理用於FTP、H323等多通道協議
c.應用層狀態檢測：處理一些載荷含IP，port的應用層協議
具體的來說，ALG可以處理的協議有如下這些：DNS，FTP，H323，SIP，HTTP，ILS，MSN/QQ，NBT，RTSP，PPTP，TFTP等。
例如FTP應用由控制連接和數據連接共同完成，而且數據連接的建立動態的由控制連接的載荷信息決定，這就需要ALG來完成載荷字段信息的處理，以保證數據包的建立。
如上圖所示，上圖是屬於內網服務器模式的NAT，外網用戶發起連接，建立控制連接通道之後呢？試圖發起數據通道連接，我們也知道FTP的數據通道有兩類，一種是主動模式PORT，一種是被動模式PASV，FTP客戶端通過控制通道發起被動連接請求，FTP服務器收到後就會迴應進入被動模式，在該報文載荷中包含了地址信息（IP1,PORT1），此時報文經過NAT設備便需要ALG處理，解析載荷字段進行地址轉換（IP1,PORT1--->IP2,PORT2）然後發給客戶端，客戶端收到後便會想轉換後的地址，端口發連接建立報文，然後在NAT設備轉換一些，就建立了數據通道，然後就可以在數據通道中傳輸數據了。