公有 IPv4 地址不足以为每台设备分配一个唯一地址来进行 Internet 连接。 通常使用 RFC 1918 中定义的私有 IPv4 地址来实施网络。 图 1 显示了 RFC 1918 中所包含的地址范围。 很可能为您用来观看本课程的计算机分配的就是一个私有地址。

这些私有地址可在企业或站点内使用,允许设备进行本地通信。 但是,由于这些地址没有标识任何一个公司或企业,因此私有 IPv4 地址不能通过 Internet 路由。 为了使具有私有 IPv4 地址的设备能够访问本地网络之外的设备和资源,必须首先将私有地址转换为公有地址。

如图 2 所示,NAT 提供了私有地址到公有地址的转换。 这使具有私有 IPv4 地址的设备能够访问其私有网络之外的资源,例如在 Internet 上找到的资源。 NAT 与私有 IPv4 地址相结合,变为一个用于节约公有 IPv4 地址的有效方法。 单个公有 IPv4 地址可以由数百甚至数千台设备共享,而为每台设备配置一个唯一的私有 IPv4 地址。

如果没有 NAT,则 IPv4 地址空间耗尽问题可能早在 2000 年之前就会出现。 但是,NAT 也有一些限制,这将在本章后续部分探讨。 为了应对 IPv4 地址空间耗尽问题以及 NAT 的局限性,最终需要向 IPv6 过渡。