NATとは

NAT（Nework Address Translation）とは、プライベートIPアドレスが割り当てられているLAN内の機器をインターネットへ接続するための機能のことです。

IPアドレス（グローバルIPアドレス）の枯渇は、かなり以前から懸念されている問題です。
その問題を解決するひとつの策として考案されたのが、NATになります。

現在、NATはCiscoルータに限らず、家庭用の安価なルータでも対応しているとても身近で重要な機能となっています。

プライベートIPアドレス

IPアドレスはコンピュータを識別するためのアドレスであり、本来、重複することは許されず、必ず一意（ユニーク）である必要があります。
しかし、インターネットが発展し、インターネットに接続するコンピュータが増えるにつれて、割り当て可能なIPアドレスが絶望的に不足してきました。

そこで、32ビットのIPアドレスの一部の範囲内で、社内ネットワークなど、ひとつの組織内で閉じられたネットワーク上で、自由に使用できるプライベートIPアドレスが規定されました。
プライベートIPアドレスは、インターネット上ではルーティングされないアドレスとして、RFC1918に定義されています。

NAT（Nework Address Translation）

閉じたネットワーク（LAN）に参加するコンピュータにはプライベートIPアドレスを割り当て、インターネットへ接続するときだけ、グローバルIPアドレスに変換する。そのアドレス変換機能がNATです。

NATを使用することで、コンピュータ全てにグローバルIPアドレスを割り当てる必要がなくなります。
また、プライベートIPアドレスはLANが異なれば重複が許されるため、膨大な数のIPアドレスが節約されます。

NATには主に3つの方式が存在します。

スタティックNAT

変換するプライベートIPアドレスとそれに対応するグローバルIPアドレスを事前にNATテーブルに登録しておく。双方のアドレスの対応関係は常に1対1になる。

ダイナミックNAT

グローバルIPアドレスを複数用意し、その中から任意に選んだひとつのグローバルIPアドレスとプライベートIPアドレスを1対1で対応させる。

PAT（IPマスカレード）

アドレス変換時にポート番号も変換の対象とすることで、ひとつのグローバルIPアドレスに対して同時に複数のプライベートIPアドレスとの変換を可能にする。

スタティックNATとダイナミックNATは、用意したグローバルIPアドレスの数だけしか同時にインターネットへ接続することができないため、現在は主にPATが使用されています。