【问题思考总结】NAT的公有地址怎么转换为私有地址？【MAC地址和IP地址的转换】

问题起源

在做一道题的时候，涉及到了由内网到外网再到内网时的IP地址转换。在外网的时候，答案说的是不能够用私有IP地址作为源IP地址，然后疑问产生了：如果不能用私有IP地址作为目的地址，他又怎么能够找到那个主机呢？

Q1：这个包怎么访问到主机？

在经过查阅后发现，用NAT能够进行IP地址的转换，就是将私有的IP地址转换为公有的IP地址，也可以将公有的IP地址转换为私有地址。私有转公有容易理解，因为大家的出口似乎往往只有一个。然而，因为在这个内网里面有多个主机，多对一的映射好搞，一对多的映射怎么搞？也就是公有ip转私有ip如何转换呢？

Q2：NAT如何将公有地址转换为私有地址？

经过查阅发现，NAT的表项结构是这样的：

这里的WAN端对应的是广域网（公共网络），LAN端对应的是局域网（私有网络）。这个NAT对应的每个表项实际上是一个二元组。

在进行公有IP转私有IP的时候，将会将这个主机的IP地址以及端口号进行映射。同样的，在公有地址到私有地址的时候也会进行二元映射。因此，这个二元组指定的主机（LAN端）和路由器的外部端口（WAN端）自然就是一对一的映射了。

之前的问题在于将NAT的转换表想象成了一元转换，因此导致了错误。

延伸思考

MAC地址在传递的时候如何转换？

在这里我们可以比较清晰的看到，每经过一个端口，实际上MAC地址都是变的。

因此，IP地址只有在公私网转换的时候变换，而MAC地址则是在公网进行传递的时候也要变换。

小例题：ARP的次数讨论

我最开始误选了D，因为我的想法是在转发的过程当中，只要MAC地址发生变化，就要进行ARP，实际上正确答案是B，也就是只有结点间转发的时候需要ARP，结点内部转发不需要。

经过查阅发现，结点内部的转发是由路由器的转发表来进行的，这个部分不太了解，待以后深化补充，欢迎博友讨论。