有位讀者對NAT技術(shù)不是很清楚，我這篇文章對NAT技術(shù)的由來做個(gè)講解。

今天無數(shù)的人，享受這互聯(lián)網(wǎng)帶來的便捷。每天早上起床第一件的tia事情，就是看下微信有沒有新的消息，今天有沒有重大的新聞，今天的天氣怎樣。足不出戶就能獲取到最新的資訊。但是，互聯(lián)網(wǎng)給億萬用戶帶來便利的同時(shí)，自身也面臨一個(gè)致命的危機(jī)：構(gòu)建這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)大廈的基礎(chǔ)協(xié)議IPv4協(xié)議的地址已經(jīng)快用盡了。

為什么快要用盡了呢?

為了找到這個(gè)答案，我們需要簡單回顧下IPv4協(xié)議。

IPv4定義一個(gè)跨越異種網(wǎng)絡(luò)互連的超級網(wǎng)，它為每個(gè)網(wǎng)際網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)分配全球唯一IP地址。如果我們把互聯(lián)網(wǎng)比作一個(gè)郵政系統(tǒng)，那么IP地址的作用就等同于包含城市、街區(qū)、門牌編號在內(nèi)的完整地址。我們知道IPv4使用32bits整數(shù)表達(dá)一個(gè)地址，地址最大范圍就是2^32 約為43億。以IP創(chuàng)始時(shí)期可被聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備來看，這樣的一個(gè)空間已經(jīng)很大，很難被短時(shí)間用完。當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)者們也沒有想到會在這么短的時(shí)間內(nèi)用完。然而，事實(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的設(shè)想，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在此后的幾十年里迅速壯大，網(wǎng)絡(luò)終端數(shù)量呈爆炸性增長。還有一點(diǎn)更糟糕的是，43億的地址空間被按照不同前綴長度劃分為A,B,C,D類地址網(wǎng)絡(luò)和保留地址。我們看下圖：

IPv4網(wǎng)絡(luò)地址劃分

在剛開始的時(shí)候，向超大型企業(yè)/組織分配A類網(wǎng)絡(luò)地址，一次給一個(gè)段(奢侈)。向中型企業(yè)或者教育機(jī)構(gòu)分配B類地址，一次也給一個(gè)段。這樣分配被浪費(fèi)的太嚴(yán)重了。被分出的地址，都沒有被真正的使用到。

以至于二十世紀(jì)90年代初的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)專家們意識到，這樣大手大腳揮霍地址，IPv4地址很快就要被耗光了。于是，人們開始考慮解決方案。方案分為兩個(gè)方向：1，IPv4的替代方案;2，采取一系列的措施來減緩IPv4地址的消耗。這兩個(gè)方向都有了結(jié)果。一個(gè)是采用IPv6地址，另一個(gè)方案是采用NAT技術(shù)。

NAT是一項(xiàng)神奇的技術(shù)，說它神奇在于它的出現(xiàn)幾乎使IPv4起死回生。這也就是我標(biāo)題中的“攪局者”了。在IPv4已經(jīng)被認(rèn)為行將結(jié)束歷史使命之后近20年時(shí)間里，人們幾乎忘了IPv4的地址空間即將耗盡這樣一個(gè)事實(shí)——在新技術(shù)日新月異的時(shí)代，20年可算一段漫長的歷史。更不用說，在NAT產(chǎn)生以后，網(wǎng)絡(luò)終端的數(shù)量呈加速上升趨勢，對IP地址的需求劇烈增加。此足見NAT技術(shù)是多么的偉大，這樣的稱贊，絕對稱得上。

說它神奇，更因?yàn)镹AT給IP網(wǎng)絡(luò)模型帶來了深遠(yuǎn)影響，其身影遍布網(wǎng)絡(luò)每個(gè)角落。根據(jù)一份最近的研究報(bào)告，70%的P2P用戶位于NAT網(wǎng)關(guān)以內(nèi)。因?yàn)镻2P主要運(yùn)行在終端用戶的個(gè)人電腦之上，這個(gè)數(shù)字意味著大多數(shù)PC通過NAT網(wǎng)關(guān)連接到Internet。如果加上2G和3G方式聯(lián)網(wǎng)的智能手機(jī)等移動終端，在NAT網(wǎng)關(guān)之后的用戶遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個(gè)比例。

然而當(dāng)我們求本溯源時(shí)卻發(fā)現(xiàn)一個(gè)很奇怪的事實(shí)：NAT這一意義重大的技術(shù)，竟然沒有公認(rèn)的發(fā)明者。NAT第一個(gè)版本的RFC作者，只是整理歸納了已被廣泛采用的技術(shù)。

那NAT到底是是什么呢?我們看名字翻譯下 net address translate，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換。

NAT名字很準(zhǔn)確，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換，就是替換IP報(bào)文頭部的地址信息。NAT通常部署在一個(gè)組織的網(wǎng)絡(luò)出口位置，通過將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)IP地址替換為出口的IP地址提供公網(wǎng)可達(dá)性和上層協(xié)議的連接能力。