NAT（Network Address Translation，网络地址转换）和PAT（Port Address Translation，端口地址转换）是两种用于修改网络包中的源或目标IP地址的技术，它们主要用于私有网络与公共网络之间的通信。虽然有时PAT被认为是NAT的一种形式，但两者在实际操作中有不同的应用场景和功能。
NAT（Network Address Translation）
定义: NAT是一种允许一个网络使用一个公共IP地址与另一个网络（通常是互联网）进行通信的方法。它可以在数据包通过路由器时改变其源IP地址或目标IP地址。
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工作原理:
- 当内部网络的设备尝试访问外部网络时，NAT会将该设备的私有IP地址转换为一个有效的公共IP地址。
- 这样做的好处是可以节省合法的IP地址，并提供一定程度的安全性，因为它隐藏了内部网络的具体结构。
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类型:
- 静态NAT: 每个内部本地地址都被映射到一个固定的内部全局地址。
- 动态NAT: 内部本地地址被映射到一组可用的内部全局地址池中的任意一个。
- NAT过载/PAT: 多个内部本地地址共享一个内部全局地址，这是最常见的一种形式。
PAT（Port Address Translation）
定义: PAT通常被称为NAT过载（NAT Overloading），它不仅转换IP地址，还会修改传输层协议（如TCP或UDP）的端口号。这意味着多个内部设备可以共享同一个公共IP地址。
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工作原理:
- 当内部主机发起对外请求时，PAT不仅替换源IP地址，还会分配一个新的源端口号。
- 这种方式使得多个内部主机可以通过不同的源端口号共享同一个外部IP地址来发送请求，并且当响应返回时，路由器可以根据端口号正确地将响应转发给正确的内部主机。
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优点:
- 节省公网IP资源：由于多个内部用户可以共享一个公网IP地址，因此大大减少了对公网IP的需求。
- 提高安全性：外部网络无法直接看到内部网络的真实布局，增加了额外的一层安全防护。
区别与联系
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主要区别:
- 地址转换范围: NAT仅涉及IP地址的转换，而PAT不仅转换IP地址还转换端口号。
- 适用场景: 如果你只需要让少数几个内部服务器能够被外部访问，则可能只需使用静态或动态NAT。然而，在大多数情况下，尤其是家庭和小型办公室环境中，PAT更为常用，因为它允许更多的设备共享有限的公网IP资源。
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联系:
- PAT实际上是NAT的一种实现形式，特别是在需要处理大量内部客户端连接到外部网络的情况下。可以说，PAT是NAT的一个特例，专门用来解决IP地址不足的问题。
总结来说，虽然NAT和PAT都是为了帮助内部网络与外部网络之间进行通信而设计的技术，但PAT通过添加端口转换的功能进一步扩展了NAT的能力，使其更适合于现代网络环境下的大规模部署。
