NAT

Network Address Translation — プライベート IP アドレスとグローバル IP アドレスを変換する技術。IPv4 アドレス枯渇対策として家庭用ルータ・ISP で広く利用される。

概要

NAT は送信元・宛先の IP アドレス（場合によってはポート番号も）を書き換える仕組み。家庭やオフィスの多数端末（プライベート IP）を 1 つのグローバル IP に束ねてインターネットへ出すのが典型的な用途。

種類	内容
Static NAT	1:1 の固定対応。サーバ公開用
Dynamic NAT	プール内グローバル IP から動的割当
NAPT (PAT)	IP + ポートを変換、N:1 を実現。家庭用ルータはこれ
Carrier-Grade NAT (CGN)	ISP 側で二重 NAT をかける。個人の固定 IP 取得を妨げる

NAPT は IP マスカレードとも呼ばれ、Linux の iptables では MASQUERADE で設定する。

家庭用 HGW（auひかり・光コラボ等）の配下に市販ルータを置く構成で頻発する。VPN のポート開放を 2 段階で行う必要があり、経路制御が複雑になる。

インターネット
    │
[ ISP HGW ]  ← 1 段目 NAT（グローバル ↔ 192.168.0.x）
    │
[ 自前ルータ ]  ← 2 段目 NAT（192.168.0.x ↔ 192.168.1.x）
    │
[ PC ]

IPsec ESP はポート番号を持たないため、単純な NAPT を通せない。NAT-T（UDP 4500 カプセル化）で回避するが、2 段階の NAT 環境ではさらに難易度が上がる。

リモートデスクトップ・VoIP・オンラインゲーム等の P2P 通信では、NAT 越え（NAT Traversal）が必要。STUN / TURN / ICE / UPnP などの仕組みで対処する。

Tailscale / WireGuard は STUN + DERP リレーを組み合わせて NAT 越えを自動化している。二重 NAT 環境でもポート開放なしで通信が成立する。