一、题目
一家只有 20 人的小型公司，为实现访问互联网，只申请到一个公网IP 地址，因此只能让内部主机共享同一个公网IP 地址上网。以下哪种技术可以实现这个目的
A. 静态 NAT
B. 动态 NAT
C. PAT
D. 端口映射
二、答案
C
三、解析
A.：静态NAT是一种网络地址转换技术，它将内部网络中的私有IP地址一对一地映射到外部网络的公共IP地址上。然而，在这种场景下，由于只有一个公网IP地址，静态NAT无法直接应用于所有内部主机，因为它需要为每个内部主机分配一个固定的公网IP（这里实际上并不够用）。因此，A选项不适用。
B.：动态NAT虽然能够动态地将内部私有IP地址映射到外部公共IP地址，但它通常用于在多个内部主机之间共享一组有限的公网IP地址。然而，由于本场景只有一个公网IP地址，动态NAT虽然理论上可以实现，但效率并不高，且配置相对复杂。因此，B选项虽然可行但不是最优解。
C：PAT是NAT的一种变种，它允许多个内部设备共享同一个公网IP地址，并通过不同的端口号来区分不同的内部设备。这种技术非常适合于小型网络，特别是当只有一个公网IP地址但需要为多个内部主机提供上网服务时。PAT通过为每个内部主机分配不同的端口号来实现公网IP的共享，因此C选项是这种情况下的最佳选择。
D：端口映射（也称为端口转发）通常用于将外部网络对特定端口的访问重定向到内部网络中的某个特定设备或服务上。虽然它可以在一定程度上实现内部设备的对外访问，但它并不直接解决内部主机共享同一个公网IP地址上网的问题。因此，D选项虽然与网络通信相关，但在此场景下不是最直接或最有效的解决方案。
综上所述，对于这家只有20人的小型公司来说，为了实现内部主机共享同一个公网IP地址上网，最佳选择是C选项——PAT（端口地址转换）。这种技术能够有效地利用有限的公网IP资源，为多个内部主机提供上网服务。
四、扩展 — PAT
PAT（Port Address Translation，端口地址转换）是一种网络地址转换（NAT）的变体，它通过引入端口号来区分不同的内部主机，从而允许多个内部设备共享同一个公网IP地址。PAT的原理主要可以归纳为以下几点：
一、基本原理
- 地址和端口映射：PAT在NAT的基础上，不仅转换数据包的源IP地址，还转换其源端口号。它为每个内部设备分配一个临时的端口号，用于标识该设备的数据包。这样，即使多个内部设备共享同一个公网IP地址，通过不同的端口号也能区分它们的数据包。
- 数据包转换：当一个内部设备向外部网络发送数据包时，PAT会将数据包的源IP地址和端口号修改为公网IP地址和一个临时的端口号。这个修改过程被称为源NAT（Source NAT）。当数据包从外部网络返回时，PAT会根据目标IP地址和端口号的映射关系，将数据包的目标IP地址和端口号修改回原始的内部设备的IP地址和端口号，这个过程被称为目标NAT（Destination NAT）。
二、作用与优势
- 节约公网IP地址：PAT能够显著提高公网IP地址的利用率。在只有少量公网IP地址的情况下，通过PAT可以让大量的内部设备共享这些公网IP地址，从而极大地节约了公网IP资源。
- 增强网络安全性：由于内部设备在外部网络中只暴露一个公网IP地址和不同的端口号，这在一定程度上增加了攻击者识别和定位内部设备的难度，从而提高了网络的安全性。
- 简化网络配置：对于小型企业和家庭用户来说，PAT简化了网络配置过程。用户无需为每个内部设备申请独立的公网IP地址，只需配置PAT即可实现共享上网。
三、应用场景
- 家庭网络：在家庭网络中，通常只有一个公网IP地址，但可能有多台设备需要上网。通过PAT，这些设备可以共享同一个公网IP地址，实现同时上网。
- 小型企业网络：对于小型企业来说，公网IP地址资源有限且成本较高。通过PAT，企业可以节约公网IP地址资源，降低网络运营成本。
- ISP网络：ISP（互联网服务提供商）通常使用PAT来为其客户提供上网服务。通过PAT，ISP可以将有限的公网IP地址资源分配给大量的客户使用。