端口地址转换（PAT）与私有IP地址的映射

在本文中，我们将了解家庭网络究竟是如何运作的。首先，我们需要明白的是，当我们把笔记本电脑、智能手机、平板电脑等设备连接到家庭网络时，这些设备都会获得一个IP地址。这些分配给设备的IP地址并不是公共IP地址，而是私有IP地址。这就是家庭网络的运作方式。局域网. 在家庭网络中使用私有IP地址的情况：这些私有IP地址并未被注册在任何数据库中，因此无法通过互联网来唯一标识某个用户。通常，私有IP地址的范围是这样的：192.168.X.X 和 10.X.X.X这些私有IP地址是由路由器分配给那些连接到路由器的每台设备的。那么，我们的设备是如何连接到互联网的呢？分配给这些设备的私有地址，是否无法在互联网上被唯一识别呢？端口地址转换（PAT）或者更常见的称呼是网络地址转换过载他也被牵扯进来了。注意：需要记住的重要一点是：唯一能够连接到互联网的路由器，只会获得一个公共IP地址。因此，局域网中的所有设备都只能使用这个公共IP地址来与互联网进行通信。在局域网中，使用私有IP地址的必要性：为了节省现有的IPv4地址，家庭网络中的每台设备都不会被分配一个公共地址。因此，我们必须使用PAT技术来应对这一情况。端口地址转换（PAT）：这样就能解决那些拥有私有IP地址的设备如何通过使用分配给边缘路由器的公共IP地址来连接到互联网的问题了。私用IP地址解析的步骤：

1. 当私有网络中的某个设备想要连接到某个网站时，它会按照OSI模型中的步骤自行完成相关操作（即创建IP数据包），然后将该IP数据包传递给位于家庭网络中的路由器。
2. 端口地址转换功能是在路由器中实现的。因此，现在路由器接收到的IP数据包中，既有私有IP地址，也有由计算机提供的端口号。此时，路由器会将私有IP地址替换为路由器的公共IP地址，并为该设备的连接分配一个特定的端口。
3. 在翻译表中会创建一个条目，该条目会指定哪个私有IP地址和端口被映射到路由器的哪个公共IP地址和端口。
4. 因此，在IP数据包的传输过程中，原来的端口号最终会被路由器所分配的新端口号所替代。
5. 该数据包根据网络规则在互联网上被路由。

注意：

• 在翻译表中，只有当某个特定主机与另一个特定目标主机建立连接时，才会生成相应的记录。
• 目标IP地址和目标端口并未发生更改。

由目标主机发送的回复IP数据包：目标主机会做出回应，而回应的IP数据包中，目标IP地址就是路由器分配的公共地址，端口号则是路由器为该特定连接在相应设备上分配的端口号。那么，这个IP数据包究竟是如何被返回给那个请求了该响应信息的设备的呢？

1. 可以通过查看网络地址转换（NAT）表来找到这个特定的设备。因为我们是在边缘路由器的特定端口上接收到该IP数据包的。
2. 通过查看与指定端口号以及实际目标主机对应的IP地址相关的翻译表项，我们可以唯一地确定该设备的名称以及该设备的特定端口。

如果私有网络中的所有设备都想要连接到同一个目标主机，并且使用同一个目标主机的端口，那会怎么样呢？其实并没有什么问题，因为在翻译表中，会有针对这种连接的条目。这些连接可以通过路由器为每个连接分配唯一的端口号来加以区分。通过下面的图表，就可以清楚地理解整个概念了。翻译后的结果如下：（该条目与上述示例中的IP地址相关）:-通过这种方式，我们只需要使用一个公共IP地址，就可以将私有网络中的设备连接到互联网上。