O que é e como funciona o NAT

Saudações leitores, a seguir um tema que gera dúvidas em iniciantes de TI que estão entrando na área de redes e infraestrutura: Como funciona o NAT.
NAT significa Network Address Translation, espero que após ler este artigo você consiga compreender como ele funciona e como ele nos ajuda tanto. Boa leitura!

Pré-requisitos

• Noções de TCP/IP e IPv4

Problemática

Como já é de conhecimento, o protocolo IP é o responsável por garantir sua navegação na internet lhe atribuindo um endereço válido de 32 bits. Sabemos que o endereço IPv4 permite “apenas” 4.294.967.296. Note que este número é ainda menor se considerarmos os IPs privados (192.168.x.y, etc..), os Multicasts e outros. Se Formos levar em conta o número de hosts (computadores, celulares 3G, notebooks, etc.) fica claro que este numero já foi ultrapassado há muito tempo.
Diversas formas para contornar este problema da falta de ip foram criadas, entre elas o DHCP, e claro, o NAT.

Conceito

O Conceito do NAT é permitir que vários computadores de uma rede interna acessem a internet utilizando um único IP válido, com isso, muito mais computadores poderão se conectar sem esgotar os 4.294.967.296 endereços.

Exemplo de uso do NAT

Suponhamos que em uma rede haja 200 hosts usando 192.168.0.0/ 255.255.255.0. Com o NAT, todos os computadores poderão acessar a internet usando apenas 1 IP válido (Fornecido pelo provedor de acesso a internet) desde que configurado da seguinte forma:
Para o NAT funcionar no cenário acima, basta colocarmos 1 host (este host pode ser um computador/ Servidor, um Roteador/ Switch, um Modem/ Router, entre outros) recebendo o ip válido e distribuindo para os demais equipamentos da rede que estão utilizando o ip 192.168.0.10 ou 192.168.168.0.20 por exemplo.

Possíveis Dúvidas

• Como funciona o NAT se mais de um computador estiver acessando a internet ao mesmo tempo sendo que o numero de IP válidos é sempre menor do que o número de ips privados?
• Quando o site responde a requisição do NAT, como ele sabe para qual cliente deve entregar, já que os endereços internos não chegam à internet?

Para responder as questões acima temos que ter em mente a seguinte ideia: O papel principal do NAT é traduzir os endereços privados dos endereços públicos. Vamos colocar em algo prático para entendermos:
Em nossa rede temos 5 computadores, utilizando os endereços do exemplo acima (192.168.0.10, 192.168.0.11, 192.168.0.12, 192.168.0.13, 192.168.0.14 e 192.168.0.15)
O computador que está com o NAT está configurado como 192.168.0.1 na placa de rede interna e 200.200.200.200 como IP válido (este IP é apenas exemplo, o numero de IP válido é obtido com o provedor de internet).
Agora, suponhamos que os 5 hosts abordados estejam acessando o mesmo site, suponhamos que este site seja o www.purainfo.com.br (rsrsrs), vejamos o que acontece para o nat identificar qual host quer ir a qual página do site:

1. O host da rede interna 192.168.0.10 clica em uma matéria do Purainfo
2. O pacote com as informações é encaminhado ao NAT
3. O NAT retira as informações do IP interno e associa a requisição a uma porta única, ex. 65660
4. O NAT envia o pedido ao site
5. O Site responde
6. O NAT confere a porta e manda para o host que solicitou

Caso todos os outros hosts peçam informações do mesmo site (clicando em algo por exemplo) o NAT associa cada requisição a uma porta, assim um pedido não é confundido e entregue a outro host.
Deu pra entender pra que serve um NAT?
[ads1] Em caso de dúvida, critica, sugestão ou elogios, comente!
—