모든 IP 활용 장치에는 IP 주소가 필요함. SOHO(small office, home office) 네트워크 확산으로 인해, SOHO가 장치를 연결하기 위해 LAN을 설치할 때마다 ISP는 모든 SOHO의 IP장치를 수용할 수 있는 주소 범위를 할당해야 함.
네트워크가 현저하게 커지면 큰 주소 블록이 할당되어야 하는데, ISP가 이미 SOHO 네트워크의 해당 주소 범위에 인접한 부분을 할당해버렸거나 특정 홈 네트워크 소유자가 IP 주소가 어떻게 관리되는지 알고싶다면? ⇒ 네트워크 주소 변환으로 주소 할당 가능.
위의 그림은 NAT 가능 라우터의 운영을 보여줌. NAT 기능 라우터는 그림의 오른쪽처럼 홈 네트워크의 일부인 인터페이스를 갖음.
홈 네트워크의 4개 인터페이스 모두 같은 네트워크 주소 10.0.0.0/24를 갖고, 주소 공간 10.0.0.0/8 은 사설망 또는 사설 개인 주소를 갖는 권역을 위해 [RFC 1918]에 예약된 IP 주소 공간 세 부분 중의 하나.
홈 네트워크 내부의 장비는 10.0.0.0/24 주소체계를 이용하여 서로 패킷을 송신할 수 있으나, 해당 홈 네트워크를 벗어나 글로벌 인터넷으로 가는 패킷 전달은 이 주소들을 사용할 수 없음. ⇒ 10.0.0.0/24 주소들은 주어진 홈 네트워크 내부에서만 의미가 있음.
사설 주소가 주어진 네트워크에서만 의미가 있다면, 패킷의 유일한 주소가 필요한 인터넷과의 송수신에서는 어떻게 처리 가능할지는 NAT의 이해에 있음.
NAT 가능 라우터는 외부 세계로는 라우터처럼 보이지 않으나, 대신 NAT 라우터는 외부 세계로는 하나의 IP 주소를 갖는 하나의 장비로 동작함.
본질적으로 NAT 가능 라우터는 외부에서 들어오는 홈 네트워크의 상세한 사항을 숨김.
WAN에서 같은 목적지 IP 주소를 갖는 NAT 라우터에 모든 데이터그램이 도착하면, 라우터가 주어진 데이터그램을 전달하는 내부 호스트를 알 수 있는 방법은 NAT 라우터에서 NAT 변환테이블을 사용하고, 그 테이블에 IP 주소와 포트 번호를 포함하는 것임.
사용자 입장에서 호스트 10.0.0.1인 홈 네트워크가 IP 주소 128.119.40.186인 웹 서버(80)에게 웹 페이지를 요청한다 가정.