Количества публичных IPv4-адресов недостаточно, чтобы назначить уникальные адреса всем устройствам, подключённым к Интернету. В большинстве случаев сети реализуются с использованием частных IPv4-адресов в соответствии с RFC 1918. На рис. 1 показан диапазон адресов, включённых в RFC 1918. Вероятнее всего, компьютеру, на котором вы сейчас просматриваете материал учебного курса, назначен частный адрес.
Эти частные адреса используются в рамках организации или объекта с целью обеспечения взаимодействия устройств на локальном уровне. Но поскольку эти адреса не определяют конкретную компанию или организацию, частные IPv4-адреса нельзя использовать для маршрутизации через Интернет. Для того чтобы разрешить устройству с частным IPv4-адресом получать доступ к устройствам и ресурсам вне локальной сети, частный адрес сначала необходимо преобразовать в публичный адрес.
Как показано на рис. 2, NAT обеспечивает преобразование частных адресов в публичные адреса. Это позволяет устройству с частным IPv4-адресом получать доступ к ресурсам вне своей частной сети, включая ресурсы в Интернете. В сочетании с частными IPv4-адресами NAT продемонстрировал свою целесообразность в отношении экономии публичных IPv4-адресов. Один публичный IPv4-адрес может совместно использоваться сотнями, даже тысячами устройств, для каждого из которых настроен уникальный частный IPv4-адрес.
Без использования NAT адресное пространство IPv4 было бы исчерпано задолго до наступления 2000 года. Несмотря на свои преимущества, NAT имеет ряд ограничений, которые будут подробно рассматриваться далее в этой главе. Решением проблемы исчерпания пространства IPv4-адресов и ограничений NAT является окончательный переход на IPv6.