NAT表

众所周知，IPv4的公网IP地址已经枯竭，但是需要接入互联网的设备还在不断增加，这其中NAT就发挥了很大的作用（此处不讨论IPv6）。NAT服务器提供了一组私有的IP地址池（10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16），使得连接该NAT服务器的设备能够获得一个私有的IP地址（也称局域网IP/内网IP），当设备需要连接互联网的时候，NAT服务器将该设备的私有IP转换成可以在互联网上路由的公网IP（全球唯一）。NAT的实现方式有很多种，这里我们主要介绍三种：静态NAT、动态NAT和网络地址端口转换（NAPT）。

Basic NAT

静态NAT：LVS的官方文档中也称为(N-to-N mapping) ，前面的N指的是局域网中需要联网的设备数量，后面的N指的是该NAT服务器所拥有的公网IP的数量。既然数量相等，那么就可以实现静态转换，即一个设备对应一个公网IP，这时候的NAT服务器只需要维护一张静态的NAT映射转换表。
动态NAT：LVS的官方文档中也称为(M-to-N mapping) ，注意这时候的M>N，也就是说局域网中需要联网的设备数量多于NAT服务器拥有的公网IP数量，这时候就需要由NAT服务器来实现动态的转换，这样每个内网设备访问公网的时候使用的公网IP就不一定是同一个IP。

NAPT:

以上的这两种都属于基本网络地址转换（Basic NAT），这种转换在技术上比较简单，仅支持地址转换，不支持端口映射，这也就带来了另一个问题就是资源的浪费。我们知道一个IP实际上可以对应多个端口，而我们访问应用实际上是通过IP地址+端口号的形式来访问的，即客户端访问的时候发送请求到服务器端应用程序监听的端口即可实现访问。那么NAPT就是在这基础上的扩展延申，它在IP地址的基础上加上了端口号，支持了端口映射的功能。

NAPT：NAPT实际上还可以分为源地址转换（SNAT）和目的地址转（DNAT）两种。注意这个源地址和目的地址是针对NAT服务器而言，我们通过下面一张图来说明：

首先我们这里有一个客户端，上面运行着一个浏览器，假设它使用的是5566端口，它需要访问14.25.23.47这个Web服务器的HTTPS服务的443端口，它在访问的时候需要经过局域网出口的这个路由器网关（同时也是NAT服务器），路由器对它进行一个NAPT的源地址转换（SNAT），这个时候客户端的请求经过NAT服务器之后变成了222.17.23.45:7788这个IP端口对Web服务器的443端口进行访问。注意在这个过程中，目标服务器（Web服务器）的IP和端口是一直没有改变的。
接下来在Web服务器接收到请求之后，需要返回数据给发送请求的设备，注意这时候web服务器返回数据的指向IP应该是刚刚NAT服务器发送请求的227.17.23.45:7788这个IP端口，这时候路由器网关再进行一次NAPT的目标地址转换（DNAT），目标的IP端口就是最开始发送请求的192.168.1.77:5566这个端口。
实际上对于大多数人来说日常接触到最多的就是路由器做的SNAT和DNAT操作，它们一般成对出现用于解决公网IP资源不足的问题，需要注意的是NAT是可以进行嵌套操作的，即NAT下面的网络设备还可以继续做NAT，只要做NAT的网段不和上层的NAT的网段相同即可。