NATの定義と目的

NAT（Network Address Translation）とは、通信の途中（多くの場合ルータ）でIPアドレスを別のアドレスへ置き換える仕組みです。必要に応じてポート番号もあわせて変換し、内部ネットワーク側の複数端末を外部へまとめて見せたり、異なるアドレス設計のネットワーク同士をつなげたりする目的で使われます。

ざっくりした仕組み（通信の流れ）

NATでは、内部側の端末が外部へ通信を開始するとき、送信元（または宛先）の情報が変換されます。一般にNAT装置は、どの内部端末のどの通信（識別子）に対応する“変換結果”かを対応表（セッション情報のようなもの）に記録し、同じ通信の返信を正しい内部側へ振り分けます。

たとえば、外部から見ると「送信元はNAT装置の外側アドレス」に見え、内部から見ると「自分の送信元はそのままのように扱われる」形になります。ここで重要なのは、NATは“通信の見え方”を変える一方で、対応表が必要になるため、無制限に自由な通信ができるわけではない点です。

NATの代表的な種類と違い

代表的には次のような整理がよく使われます（呼び名や細部は実装で変わり得ます）。

  • 静的NAT：内部の特定アドレスを外側の特定アドレスへ対応づける方式で、対応関係が固定されやすいです。
  • 動的NAT：外側側の空きアドレスの中から対応を割り当てる方式で、接続ごとに外側で見えるアドレスが変わる可能性があります。
  • PAT（Port Address Translation）/NAPTに相当する考え方：外側の同一アドレスを複数端末で共有し、ポート番号の組み合わせで区別します。このため外側のアドレス節約に有効ですが、ポート枯渇や特定トラフィックへの影響が出ることがあります。

これらの違いは、外部からの到達性や、内部端末ごとの識別方法、同時接続可能な範囲に関係します。

制限・つまずきやすいポイント（例外も含む）

NATには便利な面がある一方で、設計上の制約があります。