假设局域网内主机分配到本地IP地址，但想和互联网上的主机通信。那么应当采取什么措施呢？
最简单的办法就是设法申请一些全球IP地址。但这几乎无法做到，因为IPv4地址资源很早就被列强瓜分完毕（ipv4地址满打满算只有42.9亿，去掉保留地址，组播地址，能用的只有36亿分。据说我们全国的全球IPv4不及美国一所大学的IPv4 地址数量）。目前使用得最多的方法是采用网络地址转换。
网络地址转换NAT（Network Address Translation）方法是在1994年提出。这种方法需要在局域网连接到互联网的路由器上安装NAT软件（目前大部分路由器都有此功能）。装有NAT软件的路由器叫做NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球IP地址。这样，所有使用本地地址的主机在和外界通信时，都在NAT路由器上将其本地地址转换成全球IP地址，才能和互联网连接。
如上图，局域网内主机 A 的 IP 地址为 192.168.0.3，NAT 路由器有一个全球 IP 地址 172.38.1.5。NAT路由器收到从局域网内主机 A 发往互联网上主机 B 的数据报：源 IP 地址是 192.168.0.3，目的 IP 地址是 213.18.2.4。NAT 路由器把IP数据报的源IP地址192.168.0.3，转换为新的源IP地址 172.38.1.5（即NAT路由器的全球IP地址），然后转发出去。因此 B 收到这个IP数据报时，以为 A 的IP地址是 172.38.1.5 。当 B 给 A 发送应答时，IP 数据报的 目的 IP 地址就是NAT路由器的IP 地址。
NAT地址转换表举例
| 方向 | 字段 | 旧的IP地址 | 新的IP地址 |
|---|---|---|---|
| 出 | 源IP地址 | 192.168.0.3 | 172.38.1.5 |
| 入 | 目的IP地址 | 172.38.1.5 | 192.168.0.3 |
上述的案例只是一个内网IP对应一个公网ip的转换方法，当一个子网内有很多主机需要连入互联网，就需要加入端口号才能对新旧IP形成映射关系。
NAPT地址转换举例
| 方向 | 字段 | 旧的IP地址和端口号 | 新的IP地址和端口号 |
|---|---|---|---|
| 出 | 源IP地址:源端口 | 192.168.0.3:3000 | 172.38.1.5:4001 |
| 出 | 源IP地址:源端口 | 192.168.0.4:3000 | 172.38.1.5:4002 |
| 入 | 目的IP地址:目的端口 | 172.38.1.5:4001 | 192.168.0.3:3000 |
| 入 | 目的IP地址:目的端口 | 172.38.1.5:4002 | 192.168.0.4:3000 |
从表中可以看出192.168.0.3主机向互联网发送IP数据报，其传输层端口号选择为3000。NAT路由器把源IP和端口号都进行转换（TCP，UDP原理一样，此处不分是哪种端口号）。另一台主机192.168.0.4也选择了通用的传输层端口3000。与另一台主机使用的端口号相同，纯属巧合（端口仅在本主机有意义）。NAT路由器把内网中不同的源IP地址都转换为相同的全球IP地址。但对源主机所采用的端口号（不管相同或者不同），则转换为不同的新的端口号。当收到应答报文时，就可以从IP数据报的数据部分找出传输层端口号，然后根据不同的端口号从转换表中找到真正的目的主机。
