网络地址转换

在一个具有NAT功能的路由器下的主机并没有建立真正的IP位址，并且不能参与一些因特网协议。一些需要初始化从外部网络建立的TCP连接和无状态协议（比如UDP）无法实现。除非NAT路由器管理者预先设置了规则，否则送来的数据包将不能到达正确的目的地址。一些协议有时可以在应用层网关（见下）的辅助下，在参与的主机之间容纳一个的实例，比如。NAT也会使安全协议变得复杂，比如。

端对端连接是被IAB委員會（）支持的核心因特网协议之一，因此有些人据此认为是对公用因特网的一个破坏。一些因特网服务提供商（ISP）只向他们的客户提供本地IP地址，所以他们必须通过来访问网络以外的服务，并且这些公司能不能算的上真正的提供了因特网服务的话题也被谈起。

NAT除了帶來方便和代價之外，對全雙工連接支持的缺少在一些情況下可以看作是一個有好處的特徵而不是一個限制。在一定程度上，NAT依賴於本地網絡上的一台機器來初始化和路由器另一邊的主機的任何連接，它可以阻止外部網絡上的主機的惡意活動。這樣就可以阻止網絡蠕蟲病毒來提高本地系統的可靠性，阻擋惡意瀏覽來提高本地系統的私密性。很多具有NAT功能的防火牆都是使用這種功能來提供核心保護的。另外，它也為UDP的跨局域網的傳輸提供了方便。

这一种也可称作或“静态”，在RFC 2663中提供了信息。它在技术上比较简单，仅支持地址转换，不支持端口映射。Basic NAT要求对每一个当前连接都要对应一个公网地址，因此要维护一个公网的地址池。宽带（broadband）路由器通常使用这种方式来允许一台指定的设备去管理所有的外部链接，甚至当路由器本身只有一个可用外部IP时也如此，这台路由器有时也被标记为DMZ主机。由于改变了IP源地址，在重新封装数据包时候必须重新计算校验和，网络层以上的只要涉及到IP地址的头部校验和都要重新计算。

Basic NAT要维护一个无端口号NAT表，结构如下。

这种方式支持端口的映射，并允许多台主机共享一个公网地址。

支持端口转换的NAT又可以分为两类：源地址转换和目的地址转换。前一种情形下发起连接的计算机的IP地址将会被重写，使得内网主机发出的数据包能够到达外网主机。后一种情况下被连接计算机的IP地址将被重写，使得外网主机发出的数据包能够到达内网主机。实际上，以上两种方式通常会一起被使用以支持双向通信。

NAPT维护一个带有IP以及端口号的NAT表，结构如下。

一些高层协议（比如，，）在IP包的有效数据内发送网络层（第三层）信息。比如，主动模式的FTP使用单独的端口分别来控制命令传输和数据传输。当请求一个文件传输时，主机在发送请求的同时也通知对方自己想要在哪个端口接受数据。但是，如果主机是在一个简单的NAT防火墙后发送的请求，那么由于端口的映射，将会使对方接收到的信息无效。

一个應用層閘道（，ALG）可以修正这个问题。运行在防火墙设备上的软件模块可以更新任何由地址转换而导致无效的信息。显然，ALG需要明白它所要修正的上层协议，所以每个有这种问题的协议都需要有一个单独的。

但是，除外的大多数传统的客户机－服务器协议不需要发送网络层（第三层）信息，也就不需要。

这个问题的另一个可能的解决方法是使用像这样的技术，但是这只针对建立在上的高层协议，并且需要它内建这种技术。这种技术对於对称也是无效的。还有一种可能的方案是，但它需要和设备配合起来使用。