NAT 和 PAT 在提高互联网路由效率方面分别扮演什么角色?
有助于提高互联网路由效率的两种地址转换技术是 NAT(网络地址转换)和 PAT(端口地址转换)。
让我们来讨论这两种转换方案。
网络地址转换 (NAT)
NAT 用于将私有 IP 地址转换为公有 IP 地址,以及将公有 IP 地址转换为私有 IP 地址。由于 IP 地址短缺,我们使用 NAT。
IPv4 是一种 32 位地址,它拥有大约 43 亿个 IP 地址,但全球人口数量远高于此,根据 2020 年 6 月的最新报告,约为 78 亿。
他们中的大多数人使用多种电子设备,如智能手机、笔记本电脑、平板电脑等来访问互联网以满足各种需求。所有这些设备都需要一个 IP 地址。
因此,43 亿个 IP 地址不足以满足超过 78 亿人的需求。因此,我们使用 NAT。它还用于将私有 IP 地址转换为公有 IP 地址,以及将公有 IP 地址转换为私有 IP 地址。
示例
考虑以下示例来演示 NAT:
解释
**步骤 1** - 假设一个网络中有 5 台电脑,但只有一个互联网连接,那么这 5 台电脑如何同时访问同一个互联网连接呢?这可以通过 NAT(网络地址转换)来实现。
**步骤 2** - 这里所有 5 台电脑都分配了私有 IP 地址,例如 10.0.0.1、10.0.0.2、10.0.0.3、10.0.0.4、10.0.0.5,这些 IP 地址在互联网上不可路由,这意味着相同的地址可以在不同的网络上使用多次。
**步骤 3** - 当 PC-1 分配了私有 IP 地址 10.0.0.1 后,如果它想要访问网络,它将首先向路由器发送请求。
**步骤 4** - 如果路由器将私有 IP 地址转换为公有 IP 地址,则可以为其添加唯一的端口号,并将此信息保存到其网络转发表中。
**步骤 5** - 之后,它将请求转发到互联网,因此借助端口号,路由器可以轻松记住哪个设备请求了数据包。
**步骤 6** - 当路由器从互联网收到回复时,它将检查其网络转发表,并将此公有 IP 地址转换为私有 IP 地址,并将数据包发送到请求的 PC。
**步骤 7** - 这就是 NAT 的工作原理。NAT 可以帮助您隐藏网络的真实 IP 地址,使其免受外部用户的访问,并充当防火墙。
使用 NAT 的优势
使用 NAT 的优势如下:
它有助于隐藏内部网络的真实 IP 地址,使其免受公共网络的访问,并充当防火墙。
它允许多个私有地址访问一个互联网连接。因此,它可以节省我们为多个设备购买多个互联网连接的费用。我们可以将同一个互联网用于所有设备。
端口地址转换 (PAT)
PAT 是端口地址转换。最初,当只有 NAT 时,它非常简单,并且认为所有事情都太容易了。
但是,当多个用户从一台电脑打开一个网站并发出第二个请求打开第二个网站时,IP 地址是相同的。因此,在内容需要交付和获取的哪个多页面上会产生混淆。
如果只有一个请求,那么 NAT 就足够了,但是当来自一台电脑本身的多个请求出现时,哪个内容应该显示在哪个页面上就会产生混淆。
然后,PAT 技术开始使用。除了 NAT 之外,PAT 也很重要,因为通过使用 NAT,IP 地址被携带和转换。但是,通过使用 PAT,内容要从哪个端口携带到哪个端口也被执行。
示例
考虑以下示例来演示 PAT:
解释
**步骤 1** - 在图中,我们可以看到电脑具有某些私有 IP 地址。
**步骤 2** - 存在一个路由器,其中包含私有和公有 IP 地址。
**步骤 3** - 当我们从电脑请求一个网页地址时,路由器会请求该网页地址,并且端口打开。
**步骤 4** - 内部本地 IP 地址将被发送,并且内部全局 IP 地址将被发送到我们请求的网站服务器。
**步骤 5** - 通过 PAT,请求端口号将在内部全局 IP 地址中更改。
**步骤 6** - PAT 将在内部本地 IP 地址中被采用,并且端口号将映射到内部全局 IP 地址上的唯一端口号。它将获取内部 IP 地址并将其映射。