ＮＡＴとは、プライベートＩＰアドレスとグローバルＩＰアドレスを相互に変換する仕組みや技術のことを言います。
プライベートＩＰアドレスとグローバルＩＰアドレスの違いに関しては、以下のページをクリックすることで参照できます。
プライベートＩＰアドレスとグローバルＩＰアドレスについて
インターネットのようにグローバルＩＰアドレスを使うネットワークと、ＬＡＮのように通常プライベートＩＰアドレスを使うネットワークを中継する際に、そのままでは中継できないため、ＮＡＴのような変換機構が必要となります。
プライベートＩＰアドレスは、ＬＡＮのような閉じたネットワークでしか使えません。
インターネットにサーバーを公開する場合、グローバルＩＰアドレスと、それに対応するドメイン名を取得する必要があります。
つまり、プライベートＩＰアドレスは、ＬＡＮでしか使えないからです。
例えば、ＬＡＮ上のパソコンがＩＰパケットをインターネット上のＷｅｂサーバーに送信したとします。
ブラウザとＷｅｂサーバー間で使われるＨＴＴＰというプロトコルでは、ＧＥＴコマンドを含むＩＰパケットを送信したとします。
ところがその応答であるホームページの内容は返ってきません。
つまり、ＬＡＮ側のＩＰアドレスはプライベートＩＰアドレスなので、インターネット側からは見えないことから、どのパソコンに着信させたら良いかがわかりません。
インターネット側からは、インターネットとＬＡＮのインターフェイスとなっているルーターのインターネット側のグローバルＩＰアドレスまでしか見えないのです。
そこで、ＮＡＴのようなアドレス変換機構が必要となります。
それでは、例をあげて変換の仕組みを説明します。
以下の図を御覧下さい。
上の図を御覧下さい。
ＮＡＴと書かれた箱は、ＮＡＴの機能がある中継装置なら何でも良いです。
ＮＡＴは、ＡＤＳＬモデム、ブロードバンドルーター、一昔前のＩＳＤＮルーターなどに内蔵されています。
また、LinuxなどのオープンソースのＯＳにもＮＡＴの機能を提供するプログラムが含まれています。
Linuxをインストールしたパソコンをブロードバンドルーターの代わりに使用することもできます。
上の図は、ＩＰパケットがＬＡＮ側からインターネット側に送信されるか、または、その逆のイメージを表しています。
二つの流れがありますが、上は上り（インターネット上のコンピュータへの接続やデータ送信）で、下は下り（インターネット上のコンピュータからの応答）です。
赤い矢印が示す方向にＩＰパケットが送信されます。
上の図では、グローバルＩＰアドレスに関しては実際のＩＰアドレスを書かずに、xxx.xxx.xxx.と書いています。
上の図のＮＡＴ装置は、ＮＡＴ機能があるブロードバンドルーターとします。
濃い緑色のグローバルＩＰアドレスは、ブロードバンドルーターのインターネット側のＩＰアドレスになります。
応答をインターネット側のコンピュータから返すところに注目して下さい。
ブロードバンドルーターのインターネット側のＩＰアドレス（xxx.xxx.xxx.1）までＩＰパケットが着信すると、ブロードバンドルーター内部にあるＮＡＴの変換テーブルを見て、宛先となる上図の一番左側のパソコンのプライベートＩＰアドレスに変換されるので、正しくこのパソコンにＩＰパケットを転送できます。
しかし、上の図ではＬＡＮにたった１台しかパソコンを接続できません。
そこで、複数のパソコンでブロードバンドルーターを共有してインターネットに接続するためには、ＮＡＴを改善する必要があります。
そこで生まれたのが、ＮＡＰＴです。
ＮＡＰＴと似たような用語にＩＰマスカレード、ＮＡＴ＋、ＮＡＴｅ、エンハンスドＮＡＴなどいろいろありますが、これらはどれもだいたい同じ機能を指しています。
ＩＰマスカレードは、元々Linuxの用語でした。
意味は、ＮＡＰＴと同じです。
ＲＦＣでは、ＮＡＰＴの方が使われています。
ＲＦＣはインターネット標準の技術ドキュメントです。
このページでは、ＮＡＰＴを使いますが、広義ではＮＡＰＴなどの似た用語すべてをＮＡＴと呼んでもかまいません。
ＮＡＴが、１台のパソコンしか使えなかったのに対して、ＮＡＰＴでは、複数のパソコンとインターネットを中継できるＮＡＴとなります。
ＮＡＴがＩＰアドレスしか使用していなかったのに対して、ＮＡＰＴはポート番号も使います。
従って、ＯＳＩ参照モデルにおけるレイヤ４（トランスポート層）をも含むことになります。
ＮＡＰＴでは、ポート番号をＩＰパケットの識別に使用し、ＮＡＰＴ装置にアクセスするすべてのパソコンの通信を一つのグローバルＩＰアドレスで行います。
具体的には、ＩＰパケットの送信元のポート番号を使用して、これを通信の識別に利用します。
さらに、一つのグローバルＩＰアドレスを共有して、複数のパソコンの通信を同時に実現します。
ＩＰパケットを送信すると、送信元のパソコンのプライベートＩＰアドレスがインターネット側から見えないので、応答のＩＰパケットをどのパソコンに着信させて良いのかわかりません。
これはＮＡＴで解決できますが、複数のパソコンがＬＡＮ側にあったとしたら、ＩＰアドレスの変換だけではどのパソコンに着信させたら良いのかわかりません。
そのため、送信元のポート番号をパソコンごとの通信の識別に使えば解決できることになります。
しかし、欠点もあります。
それは、ポート番号を使うために、アプリケーションプログラムによっては問題を起こす場合もあります。
代表的なアプリケーションは、ＦＴＰ（File Transfer Protocol）、ＩＰ電話、Windows Messenger、オンラインゲームなどです。
ＦＴＰは、制御接続でサーバーに接続し、コマンドのやり取りを行い、データ接続でサーバーからクライアントに接続し、データ転送を行うという変な通信をやるファイル転送プロトコルです。
Windows Messengerは、動画や音声を利用できるチャットソフトです。
これらに共通の特徴は、ＩＰアドレスやポート番号が、ＩＰヘッダー、ＴＣＰヘッダー、ＵＤＰヘッダーより後ろのデータ部分に書かれていることです。
ＮＡＰＴは、例えばデータ部分にポート番号やＩＰアドレスが書かれていても無視してしまう。
ここの情報を必要とするアプリケーションは正常に動作しないことになります。
アプリケーションの数はそう多くはないので何とかなりそうな感じはします。
この問題に対する解決策は、幾つかあります。
まず、ルーターが問題となる幾つかのアプリケーションに対応することです。
他には、ＵＰｎＰ（Universal Plug and Play）にルーターが対応すること、静的ＩＰマスカレードにルーターが対応することなどです。
静的ＩＰマスカレードに対応しているルーターは今では多いです。
この機能があると、プライベートＩＰアドレスが割り当てられているＷｅｂサーバーなどをインターネットに公開できます。
ＮＡＴやＮＡＰＴに関しては、ＲＦＣ２６６３に記載されています。
ＲＦＣ２６６３も含めてＲＦＣの詳細は、以下のサイトで御覧下さい。
IETF RFC Page
JPNIC RFC-JP（社団法人：日本ネットワークインフォメーションセンター）
ＲＦＣ２６６３（英文）【IETF RFC Page】
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