端口地址转换或PAT映射到私有IP

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简介

引入端口地址转换 (PAT)，这是一种网络地址转换 (NAT) 的动态形式，它使用端口号将多个私有 IP 映射到一个公共 IP 地址。

这不仅节省了宝贵的 IP 地址，还增强了网络安全性并降低了成本。无论您是网络新手还是经验丰富的专业人士，本博客都将以易于理解的方式简化 PAT 映射到私有 IP 的复杂概念。

了解 PAT 映射到私有 IP

PAT 映射到私有 IP 涉及使用端口号和全局/公共 IP 地址来动态映射 LAN 上的多个设备，而这些设备只有少数可用的公共 IP 地址，从而为多对一地址扩展提供了一种有效的方式。

PAT 映射的定义和过程

端口地址转换 (PAT) 是网络地址转换 (NAT) 的一种动态形式，它使用不同的端口号将多个私有 IP 地址映射到单个公共 IP 地址。

此过程允许本地局域网 (LAN) 中的多个设备通过一个外部公共 IP 地址同时访问互联网。

PAT 映射的过程始于内部主机发起出站连接，例如访问网页或从互联网下载文件。当从具有私有 IP 地址范围的内部设备接收到传出请求时，路由器或防火墙执行两个关键功能：它修改每个数据包标头中的源 IP 和源端口号，并在其 NAT 表中维护这些映射以供将来参考。

例如，如果家庭 LAN 上的三个设备具有唯一的私有 IP，但共享 Internet 服务提供商 (ISP) 分配的一个公共 IP，则 PAT 为这些设备建立的每个连接分配不同的端口号。

总之，PAT 映射通过利用与每个主机连接相关的唯一端口号，在共享全局/公共 IP 地址下将多个主机连接到互联网方面发挥着至关重要的作用。

PAT 和 NAT 之间的区别

了解端口地址转换 (PAT) 和网络地址转换 (NAT) 之间的区别对于任何参与网络的人来说都是至关重要的。下表突出显示了这两种技术之间的主要区别 -

特征	PAT	NAT
缩写	端口地址转换	网络地址转换
映射	多对一	一对一或一对多
IP 地址分配	动态	静态或动态
地址节约	高效，使用单个公共 IP 地址映射多个私有 IP 地址	高效，但每个私有 IP 地址需要一个公共 IP 地址（在静态 NAT 中）或一个公共 IP 地址池（在动态 NAT 中）
应用场景	用于共享有限公共 IP 地址的多个主机的大型网络	用于每个主机具有专用公共 IP 地址的中小型网络
端口使用	使用端口号映射多个私有 IP 地址	不使用端口号进行映射
NAT 表项	包含内部 IP 地址、端口号、外部 IP 地址和端口号的详细映射	包含内部 IP 地址到外部 IP 地址的简单映射

总之，虽然 PAT 和 NAT 都用于映射未注册的私有 IP 地址，但 PAT 是一种更动态和高效的选项，它通过利用端口号来实现使用单个公共 IP 地址映射多个私有 IP 地址。另一方面，NAT 通常每个私有 IP 地址都需要一个专用的公共 IP 地址，这使其成为小型网络的合适选择。

PAT 映射到私有 IP 的优势

PAT 映射到私有 IP 提供了几个优势，包括有效利用可用的 IP 地址、增强的安全性以及 IP 地址管理的成本降低。

有效利用可用的 IP 地址

使用 PAT 映射到私有 IP 的主要优势之一是有效利用可用的 IP 地址。由于可用性有限，公共 IP 地址是一种宝贵的商品，而且可能相当昂贵。

例如，如果某个组织在其 LAN 上有 100 台计算机，但只有 4 个可用的公共 IP 地址，则如果没有 NAT 或 PAT 映射，每台计算机都需要一个唯一的公共 IP 地址。

但是，使用 PAT，多对一映射允许所有 100 台计算机共享这相同的 4 个公共 IP 地址，方法是根据端口号区分流量。

总之，PAT 转换技术提供了有效的机制，允许私有 IP 使用共享的全局/面向公众的 IP 和分配的端口号或范围进行通信。

增强的安全性

使用端口地址转换 (PAT) 映射到私有 IP 的优势之一是增强的安全性。通过使用 PAT，多个设备可以共享一个公共 IP 地址，同时将其各自的私有 IP 地址隐藏在互联网上潜在攻击者的视线之外。

PAT 还允许防火墙管理员控制哪些端口对传入流量开放和关闭，从而进一步提高网络安全性。例如，如果仅为 Web 流量打开了端口 80，则黑客尝试访问其他端口的任何尝试都将失败。

总之，PAT 通过将各个私有 IP 地址隐藏在外部世界之外，并为管理员提供对传入流量的更大控制权，从而提高了整体网络安全性。

IP 地址管理成本降低

PAT 映射到私有 IP 的重要优势之一是 IP 地址管理成本的降低。使用 PAT，组织可以使用单个公共 IP 地址为其 LAN 上的多个设备提供服务，从而减少网络通信所需的 IP 地址数量。

例如，想象一个大型组织，拥有数百甚至数千台设备，例如打印机、计算机和服务器。为每个设备获取唯一的公共 IP 地址的成本影响可能是巨大的。

总之，实施端口地址转换 (PAT) 映射到私有 IP 为组织提供了一种有效的方式来管理网络成本，而不会影响连接性和功能。

IP 地址管理的未来

对于小型和大型组织来说，管理 IP 地址都变得至关重要。但是，由于公共 IP 地址的可用性有限，许多企业在扩展其网络方面面临挑战。

解决此问题的一种方法是利用端口地址转换 (PAT) 来实现可扩展的网络。PAT 映射允许本地局域网 (LAN) 中的多个主机通过单个公共 IP 地址访问互联网，方法是使用与每个主机连接相关的唯一端口号。此技术节省了宝贵的 IP 地址并增强了网络安全性，同时降低了成本。

实施 PAT 映射的企业可以从有效利用可用资源中获益，而不会影响连接性或功能。PAT 技术提供了解决有限的公共 IP 可用性和不断增长的连接设备需求等挑战的解决方案。

PAT 技术的创新也提高了其在增强网络安全方面的有效性。例如，一些高级防火墙使用深度数据包检测 (DPI) 功能在细粒度级别分析数据包，并在潜在威胁进入

网络之前检测它们。此外，一些防火墙提供应用程序层网关 (ALG)，使特定应用程序能够通过 NAT/PAT 映射运行，同时保持安全协议。

可以增强网络安全的另一项创新是将 PAT 与 IPv6 结合使用。随着 IPv4 地址变得越来越稀缺，企业正在过渡到 IPv6，后者提供了几乎无限的唯一地址供应。通过将 PAT 与 IPv6 结合使用，组织可以利用这两种技术的优势来创建可扩展且安全的网络。

总的来说，IP 地址管理的未来与 PAT 映射等创新解决方案的开发和实施密切相关。通过利用这项技术，企业可以有效地管理其网络，同时节省宝贵的资源并增强安全协议。随着网络领域新创新的不断涌现，PAT 映射很可能会继续在塑造 IP 地址管理的未来方面发挥重要作用。

结论

总之，端口地址转换 (PAT) 映射到私有 IP 是一种高效且动态的技术，它可以节省宝贵的 IP 地址、增强网络安全性并降低成本。PAT 允许 LAN 中的多个设备通过使用与每个设备连接相关的唯一端口号来共享唯一且单个的公共 IP 地址。与网络地址转换 (NAT) 相比，PAT 对于共享有限公共 IP 地址的多个主机的网络来说，是一个更有效的选择。PAT 技术也发展到包括深度数据包检测 (DPI) 和应用程序层网关 (ALG) 等创新解决方案，这些解决方案可以改善网络安全协议。随着对连接设备的需求不断增加，PAT 映射将在 IP 地址管理的未来继续发挥至关重要的作用。