網路位址轉換（NAT）
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網路位址轉換（NAT）讓整個網路的裝置共用單一個公有 IP 位址。想像一間公司的總機只有一個對外電話號碼：裡面數十名員工用私有分機，總機把來電與去電的號碼改寫，使外界永遠只看到那一個主號碼。NAT 就是 IP 位址版的這台總機——你家的路由器對網際網路呈現一個公有位址，而後面所有裝置都用私有位址。
它的運作方式是在封包穿越路由器時，改寫 IP 與傳輸標頭裡的位址（與連接埠）。當 192.168.1.20、來源埠 5000 的裝置送出封包時，NAT 裝置把來源改寫成它的公有位址（例如 203.0.113.5）與一個選定的埠（例如 40001），並把這筆對應（192.168.1.20:5000 ↔ 203.0.113.5:40001）記在轉換表裡。當回覆回到 203.0.113.5:40001 時，NAT 查表、把目的改寫回 192.168.1.20:5000。由於它也在玩弄連接埠號碼，這種常見形式稱為 PAT（連接埠位址轉換）或 NAPT，它讓內部成千上萬條連線共用一個公有位址。
NAT 是為了 IPv4 位址耗盡而發明的權宜之計，效果出奇地好——但要誠實面對它的代價。它破壞了端對端原則：外部主機無法直接對內部裝置發起連線，因為在內部裝置先開口之前根本沒有對應。這讓點對點應用、網路電話與遊戲變得複雜，於是它們需要 STUN、TURN、打洞（hole punching）之類的技巧。而 NAT 雖然順帶把內部主機藏起來，那並不是真正的安全；IPv6 擁有足夠每個裝置使用的位址，正是設計來讓 NAT 變得不必要。
你路由器後面的兩台筆電都在上網。筆電 A（192.168.1.20:5000）對應到 203.0.113.5:40001；筆電 B（192.168.1.21:5000）對應到 203.0.113.5:40002。網站只看到 203.0.113.5；路由器靠不同的連接埠，把每個回覆送回正確的筆電。
同一個公有位址上的不同連接埠，讓許多內部主機得以共用它。
NAT 是位址節約，不是安全機制。它也打破了「任何主機都能直接連到另一台」的假設——而這正是讓點對點與對內連線變得困難的那道阻力。