NWエンジニアのためのNAT入門：仕組み・種類・設計のコツをカジュアル解説
導入：インターネット通信とNATの役割
インターネットと通信するには、正式なグローバルIP（Pアドレス）が必要――これはNWの基本です。ただ、家庭やオフィスの端末ごとにグローバルIPを用意して、通信のたびにノードを切り替えるのは現実的じゃないですよね。そこで活躍するのがNAT（Network Address Translation）。プライベートIPのまま、ユーザが意識せずインターネットへ出ていけるようにしてくれる、NW運用の縁の下の力持ちです。
NATの基本動作：アドレス書き換えと対応表
送信時：プライベート→グローバル
NAT対応ルータには、グローバルIPアドレスのプールが用意されています。内部から外部へパケットを転送するタイミングで、送信元IPアドレスを書き換え（SNAT）、インターネット向きのグローバルIPに変えて出してくれます。さらにルータは対応表（変換テーブル）を作成し、プライベートIPとグローバルIPのペア、必要に応じてポート番号も記録します。
返信時：グローバル→プライベート
外部から戻ってくる返信パケットでは、NAT対応ルータが保持する自分のグローバルIP宛のパケットを受信し、先ほどの対応表に従って、宛先を内部のプライベートIPへ再変換します。こうして、内部ノードはグローバルIPを直接持っていなくても透過的にインターネット通信を完了できます。
NATの種類：SNAT/DNATとNAPT（PAT）
SNAT（送信元変換）とDNAT（宛先変換）
一般的に「外向き通信」はSNATで送信元をグローバルに変換します。一方、公開サーバに外部からアクセスさせたい場合は、外部からの宛先を内部サーバへ振り分けるDNAT（ポートフォワーディング含む）を使います。
NAPT（PAT）：多数端末を1つのグローバルで捌く
家庭や小規模オフィスではNAPT（Port Address Translation）が主役。複数の内部端末が、1つのグローバルIPをポート番号の違い
最大の利点はグローバルIPの節約と運用の簡便化。NWの内側をプライベートIPで整理でき、セキュリティ面でも内部構成の秘匿性が高まります（外部から直接見えにくい）。 一方で、双方向性が必要なプロトコル（SIP、H.323、FTPのアクティブモードなど）はNAT越えに追加設定が要ることがあります。アプリ層でIP情報を埋め込む場合、NATはヘッダしか書き換えないため齟齬が発生しやすく、ALGやプロキシ、またはアプリ側のNAT対応が必要です。さらに、ポート競合やタイムアウト値の不整合でセッションが切れるケースもあるため、ルータのセッションテーブル容量・タイマーは要確認です。 ①プライベートIPの設計：RFC1918のレンジ（10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16）を重複なく計画し、将来の拡張を見越したサブネット化を。②ポート割り当て／セッション容量：NAPTでは外部ポートの枯渇を避ける設計と、ピークトラフィック時のテーブル容量見積りが重要。③公開サーバはDNAT＋FW：必要最小限のポートだけを開け、ログと監視で異常検知。④NAT越えのプロトコル：VoIPやVPNはSTUN/TURN/ICE、SIP ALG、またはIPsecのNAT-T（UDP/4500）などの仕組みを併用。 通信が不安定なら、セッションタイムアウトと対応表のエントリ数を疑ってみましょう。FTPやSIPで通らない場合はALGの有効/無効を検証。外部からのアクセスが届かないなら、DNAT設定・FWルール・上位ルータの多段NAT（キャリアルータ含む）を順にチェックするのが定石です。 まとめ：NATはNW設計・運用の必須テク。プライベートIPからグローバルへ書き換え、対応表で返信を正しく戻す――この基本を押さえれば、SNAT/DNATやNAPTも腹落ちします。メリットを活かしつつ、プロトコル特性やセッション管理をケアすれば、安定したインターネット通信が実現できます。ブログやGoogleアドセンスの読者向けにも、まずは「NAT＝アドレス変換＋対応表」のイメージから始めるのがオススメです。NATのメリット・デメリットとよくあるつまずき
メリット
デメリット／注意点
NW設計のポイント：NATを使いこなす
ベストプラクティス
運用のコツ（トラブルシュート）