NAT技术如何解决IP地址不足的问题

IP地址是4字节的，所以一共有2的32个次方个左右，即43亿左右，而每个主机都需要一个IP地址，难道43亿主机都能接入网络吗？并不是的！
实际上，由于一些特殊的IP地址的存在，数量远不足43亿，另外IP地址并非是按照主机台数来配置的，而是每一个网卡都需要配置一个或多个IP地址。
所以现在有三种方法解决IP地址不足问题，此处我详细介绍NAT技术。

DHCP动态分配IP地址：只给接入网络的设备分配IP地址，因此同一个MAC地址的设备，每次接入互联网时，得到的IP地址不一定是相同的。
IPV6
NAT技术

NAT如何解决IP地址不足的问题

如果一个组织内部新建了局域网，此IP地址只能用于局域网内的通信，不能直接连到互联网上，此类IP就是私有IP。
私有IP包括以下几类：
10.，前8位是网络号，共16,777,216个地址
172.16到172.31，前12位是网络号，共1,048,576个地址
192.168，前16位是网络号，共65,536个地址
包含在这个范围内的都是私有IP，其他都是全局IP（公网IP）。
如果一个组织内部局域网内的主机想和互联网上的主机进行通信，但是之前的IP地址又不能用，最粗暴的办法是再给此主机分配一个IP地址，显然是不行的，因为全球IPV4的地址已经剩的不多了，所以就有了网络地址转换（NAT）。转换过程如下：

NAT路由器收到局域网内的主机A发往互联网上的主机B的IP数据报：源IP地址是192.168.0.3，而目的IP地址是213.18.2.4，NAT路由器把IP数据报的源IP地址192.168.0.3替换为新的IP地址（即NAT路由器的全球IP地址）172.38.1.5，然后转发出去，当B主机收到IP数据报时，以为A的IP地址是172.38.1.5，当B把应答发送给A时，IP数据报的目的IP地址就是172.38.1.5，B主机并不知道A主机的专用IP地址，即使知道了，也不能使用，因为互联网上的路由器不能转发目的地址是局域网本地IP地址的数据报。当NAT路由器收到主机B发来的数据报时，再进行下一次的IP地址转换。

简单理解就是私有IP地址可以重复（只要保证在一个局域网内部主机IP地址不同即可），如果不进行地址转换，直接发IP数据报到互联网上，那么互联网上的主机响应回来数据报时，就不知道该发送给哪个主机。

NAPT如何解决IP地址不足的问题

局域网内的主机192.168.0.3向互联网上的主机B发送IP数据报时，NAPT把源IP地址和TCP/UDP端口号都进行转换，转换之后，源IP地址都被替换为NAPT路由器的全球IP地址，端口号都替换为新的端口号，因此当NAPT路由器收到互联网主机B发来的应答时，就会从IP数据报的数据部分找出运输层的端口号，然后根据不同的端口号，找到目的主机。

NAPT每次转换后的IP地址都一样，只有端口号不同，达到了高效利用IP地址的目的。

注：此处使用的图片都是谢希仁老师的第七版计算机网络，良心推荐