网络地址转换（NAT）技术是否拖慢了互联网发展？
下面我们来详细分析NAT的作用、带来的好处以及它对互联网发展的潜在负面影响：
NAT技术的作用与带来的好处：
首先，我们需要理解NAT的核心作用。由于IPv4地址数量有限（约43亿），无法为全球每一个连接互联网的设备分配一个独立的公网IP地址。NAT就是用来解决这个问题的关键技术。
1. 解决IPv4地址枯竭： 这是NAT最核心也是最重要的贡献。NAT允许多个设备共享一个公网IP地址。内部网络（私有网络）的设备使用私有IP地址（如192.168.x.x, 10.x.x.x, 172.16.x.x 172.31.x.x），当这些设备需要访问互联网时，路由器上的NAT设备会将它们的私有IP地址转换为一个或多个公网IP地址。这样，即使有成千上万的设备，只需要一个公网IP就能同时上网。
2. 提高安全性： NAT在一定程度上充当了防火墙的角色。外部网络无法直接访问内部网络的私有IP地址，因为外部网络只知道路由器的公网IP地址。这使得内部网络免受直接的外部攻击。
3. 简化网络管理： 在大型组织或家庭网络中，为每个设备分配公网IP地址不仅成本高昂，而且管理复杂。NAT使得内部网络管理更加灵活，可以使用私有IP地址规划和管理内部网络，对外只需要维护一个或少数公网IP。
4. 实现私有网络的灵活性： 组织可以自由地在内部网络中使用私有IP地址，而不必担心与外部网络地址冲突。这为网络设计和部署提供了更大的自由度。
NAT对互联网发展的潜在阻碍和限制：
尽管NAT带来了巨大好处，但它也引入了一些复杂性和限制，这些限制在某些方面可能会影响互联网的效率和创新。
1. 破坏端到端（EndtoEnd）通信模型：
核心问题： 互联网最初的设计理念是开放的端到端通信，即任何两个设备都可以直接通信，中间的网络设备只是负责数据包的路由。NAT打破了这一模型。它将通信路径中的“端点”从实际的设备转移到了NAT设备上。
影响：
P2P应用困难： 点对点（PeertoPeer, P2P）应用程序，如早期的文件共享（Napster, Gnutella）、视频会议、网络电话（VoIP）、在线游戏等，依赖于设备之间直接的连接。当这些设备位于不同的NAT后面时，它们无法直接互相发现和连接。
开发复杂性增加： 为了克服NAT的限制，开发者需要引入复杂的打洞（Hole Punching）技术，如STUN (Session Traversal Utilities for NAT)、TURN (Traversal Using Relays around NAT) 和 ICE (Interactive Connectivity Establishment)。这些技术增加了应用程序的开发难度和维护成本。
服务发现问题： 新的服务和应用可能难以被网络中的其他设备直接发现和访问。
2. 增加了网络故障排除的难度：
问题： 当一个设备无法连接到某个服务时，问题的根源可能在设备本身、内部网络、NAT设备或者外部网络。NAT将内部IP地址隐藏起来，使得从外部网络诊断问题变得更加困难。
影响： 网络管理员和开发者需要花费更多时间和精力来定位和解决网络连接问题，尤其是在复杂的NAT环境中。
3. 协议兼容性问题和边缘设备功能受限：
问题： 某些网络协议（如IPsec、FTP、H.323等）在数据包中会嵌入IP地址或端口信息。NAT设备在转换IP地址和端口时，如果未能正确处理这些协议的报文，就会导致协议失效。
影响：
特定服务的部署困难： 一些对地址/端口敏感的服务和协议，在NAT环境下可能无法正常工作，需要配置特定的NAT穿越机制或使用更复杂的解决方案。
功能限制： 一些需要直接控制网络传输的应用程序或设备，可能会因为NAT的介入而导致功能受限或无法正常工作。
4. 网络层和应用层耦合：
问题： NAT技术是一种网络层（Layer 3）和传输层（Layer 4）的技术，但它在实现时，往往需要理解和修改应用层（Layer 7）的协议信息，这违背了网络分层的设计原则，使得中间设备（如NAT路由器）承担了不应有的复杂性。
影响： 这种耦合增加了网络设备设计和实现的复杂性，也使得未来网络协议的升级和创新更加困难，因为任何新的协议都需要考虑是否会被NAT设备误判或干扰。
5. 阻碍了网络创新的某些领域：
问题： 许多新兴的互联网服务和应用，如物联网（IoT）、实时通信（RTC）、分布式系统、游戏服务器等，都受益于直接的端到端连接。NAT的引入增加了实现这些服务的复杂性，或者在某些情况下需要绕过NAT，从而减缓了这些领域的普及和发展速度。
影响： 开发者可能需要花费更多精力来适配NAT环境，或者选择需要更高技术门槛的解决方案，这可能对初创公司和小型项目造成一定的门槛。
6. 效率问题：
问题： 每次数据包通过NAT设备时，都需要进行地址和端口的转换（查找、修改、重写校验和），这个过程会消耗一定的CPU和内存资源。虽然对于现代高性能路由器来说，这点开销可能微不足道，但在大规模、高并发的网络环境中，累积效应可能影响整体吞吐量和延迟。
影响： 特别是在处理大量小数据包的场景下，NAT的开销可能会更明显。
总结：
NAT不是“拖慢”互联网发展的根本原因，但它确实是互联网发展过程中一个“副作用”显著的技术。
在IPv4时代，NAT是功大于过的。 没有NAT，我们可能根本无法支撑如此庞大的设备接入互联网，很多早期互联网的普及和应用就无从谈起。它是一种必要且有效的权宜之计。
然而，随着互联网进入IPv6时代，NAT的必要性大大降低。 IPv6提供了几乎无限的IP地址空间，每个设备都可以拥有独立的公网IP地址，从而恢复了完整的端到端通信能力。这极大地简化了网络设计、应用开发和故障排除。
NAT的“拖慢”主要体现在它增加了互联网的复杂性、降低了某些应用的效率、限制了某些创新方向，并增加了开发和维护成本。 它使得互联网的某些部分“不那么自由”和“不那么直接”。
因此，可以说NAT在一定程度上限制了互联网发展的某些可能性和效率，特别是在那些依赖于直接点对点通信和网络开放性的领域。但它并非互联网发展缓慢的唯一或主要原因。影响互联网发展的因素有很多，包括技术标准、商业模式、政策法规、用户习惯等等。
随着IPv6的推广和普及，NAT带来的许多问题将逐步得到解决，互联网有望回归更加开放、高效和简洁的端到端通信模式。但是，NAT作为一种历史遗留的解决方案，在许多IPv4网络中仍然扮演着重要角色，并且理解其作用和影响对于理解整个互联网生态至关重要。
网友意见
1、我认为 NAT 是加快了互联网的发展，一定程度上拖慢了 IPv6 的 发展，请仔细看这句话。也千万不要把 IPv6 等同于互联网发展。没懂的看下一条。
2、从用户角度，其实绝大部分用户（可能除了有 P2P 需求 的那一小撮用户吧）并不在意网络地址是公网还是私网，是独占还是共享，是 IPv4 还是 IPv6，还是什么 IPv4/IPv6 双栈，人家就是要上网看看视频、发发邮件，你说 IPv6 会更快更便宜吗？如果不是，那我一点都不关心。
互联网内容越来越丰富，用户越来越多，最自然的升级方式自然是在现有的方式上加强改进，而不是另起一个不兼容的炉灶，NAT 虽然最开始的目的不是给这个用途用的（https://en.wikipedia.org/wiki/Network_address_translation），但是目前最大的用途貌似是降低了对公网地址的依赖，延长了 IPv4 的寿命。虽然 IPv6 也许更先进，只可惜最大的问题是不兼容现有协议。
况且，虽然长期看最终都要升级到 IPv6，但是客观来说是长期都要双栈实现，那么复杂度变高了，但对于运营商的技术部门和网管部门压力就大了，不出事还好，出了事算谁的锅？网络是端到端访问，一个环节出错，都没法用。如果是其它运营商的锅，凭什么我来背让我挨客户投诉？所以不主动升级到 IPv6 ，是符合人之常情的。即使抛开中国的情况看全球，这么多年下来 IPv6 使用率整体不高，也是合情合理的。
这也是我上面说的我认为一定程度上的拖慢了 IPv6 的发展，但是你可以想象一下，假设没有 NAT，是不是 IPv6 就能快速发展呢？不好说，没有 NAT 也许会有 MAT，XXX 技术的出现，也能延长 IPv4 的寿命，也或者依然不升级到 IPv6，把互联网限制在只有精英人群才能用，或者一个办公室只有一台电脑可以上网，都是有可能性的。当然，历史没有假如，纯属脑洞。毕竟 IPv6 的不兼容才是自身最大的硬伤，而貌似凡是全新技术的升级，其过程都不太顺利是现实，尤其这种需要全球公司机构一致行动的东东，我觉得几十年能搞定的历程算是快的了。：D
3、还要补充一下，我在各个场合都在说，IPv4 只是发放完毕了，但是没有被使用完毕，还是有不少腾挪空间的，跟 IDC 一样算是数字房地产了。从我们自己能看到的 IP WHOIS 数据里，且不说美国军方所有的一大坨 IP 段，即使从民用角度看，属于 IBM 的 9/8、 属于福特的 19/8、属于英国政府的 25/8、属于 Prudential Financial 的 48/8、属于 DAIMLER 的 53/8，这几个 A 段是绝大多数完整没有启用的，其中只有 9.9.9.0/24 是今年上半年 IBM 和其他公司合作的 PUBLICDNS 产物。还有比如 56/8，属于 USPS，只启用了很小一部分，包括在之前属于 GE 的 3/8，也是没有使用，只是从去年到现在，转让了 192 个 B 段给 AMAZON，否则之前也是一直未启用。包括 MIT 的 18/8，都是类似的情况。如果看到 B 段层面的使用情况，浪费也是惊人，比如美国的很多大学。
这几年下来，应该是 ARIN 包括其它 NIC 都在大力推动地址交易，一些原来坚持不卖的开始卖了，还是有很多 IP 段在慢慢投入使用了，这也算是另外延长 IPv4 寿命的方式了吧。毕竟 IPv4 应该还有好多年寿命，而 AWS 近年来还在大力收购 IPv4 地址，我觉得也是对 IPv4 地址的自身价值的用钱投票了，IP 总量多的让我都觉得不可思议了，AWS 这个行为算某些答案里说的缘木求鱼吗？
另外，个人认同在 2023 年之后 IPv4 有很大可能会开始走下坡路的看法，希望不要打脸。
4、从非技术角度，我认为 IPv6 最大的好处是解决了你们就算再浪费，公网地址也够分了的情况。一个 /96 的的地址块，相当于 IPv4 所有，就问你怕不怕。。。
5、今天在北邮做分享，有人问我不是是有了 IPv6 是不是 NAT 就没有人用了，我觉得即使你可以给所有设备都分配公网地址，这也只是一个选择而已，这种选择在数量不大的情况下 IPv4 上其实也可以做到，但现实是有几个公司这么做了呢？恐怕并不完全是 IP 地址短缺所导致的结果吧。局域网有局域网本身的好处，NAT 在 IPv6 时代也是有他的价值所在的。某些答案里认为 IPv6 时代就没有局域网没有 NAT 了，貌似进化到 IPv6 就可以在现实中完全做到端到端的设计理念了，我觉得也是个很大很大的谬误。
即使哪天我家里可以 IPv6 了，我也不会给我家电视机一个 IPv6 地址，空调一个 IPv6 地址的。：D
哦，美国军方在这里算是个例外吧，我们认为是那一坨 IPv4 公网地址内网方式使用，有知道实际情况的欢迎评论。
6、评论里有人说“其实是ipv6安全性比ipv4大大提高，影响了自己的发展，这不现在ipv6取消了强制加密，马上就推广了”。
在我看来，2011 年发布的 RFC6434 就已经取消了强制加密的要求了，但为什么最近才开始要求部署 IPv6 呢？
实际上由于近年来 DPI 技术的发展，出于数据保护目的，目前 IPv4 的应用层加密流量比如 SSH / TLS / HTTPS 流量已经越来越多了，而且必然是大势所趋，在这件事情上，国内外没有大区别，Let's Encrypt Project 也大大加快了这个进程。所以其实跟之前自带加密能力的 IPv6 来说，快没什么区别了，而这个时候 IPv6 的海量地址就有了价值，所以希望大家仔细看《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》中的话，就能理解为什么政府愿意推动 IPv6 了。
评论里还有人说“IPv6反审查能力更强”，好吧，也建议你多读几遍行动计划。
有空也可以读一下这篇文章，算是对行动计划的解读：
不知道算不算利益相关：http://IPIP.NET 创始人
最后：此时此刻，刚刚看到 IP WHOIS 信息里的变化，腾讯云又收买了 4 个 B 段地址，UCloud 又收买了半个 B 段地址。IP 数据库已更新。IPv6 的数据库已经在路上了。
对，也不对。
说对，确实是因为NAT技术的加入，使得ipv4的地址枯竭问题得到了大幅度的减缓。在丧失了紧迫感之后，一定会降低这种升级速度的。
说不对，那是因为任何一种新技术，要想完全取代旧有技术，一般都只能是把旧技术的潜力挖掘干净之后，才会迫不得已的采用新技术的。
原因很简单：相比于旧技术的久经考验，新技术到底会不会有什么隐含的问题或者风险，谁都不能打包票。想想当年就一个小小的千年虫问题，因为有个deadline，就闹得鸡飞狗跳的。ipv4转v6，如果也是这么有个deadline的话，这跳的程度只会更高，而且是高得多。
所以，NAT这种有效的挖掘潜力的技术，一定是会出现而且被大范围使用的。这是历史的必然，是无可避免的。如果现在又有一种新的TAN技术能再次大幅提升ipv4的潜力的话，那它依然会大范围使用，再次推迟ipv6流行的时间。
ps：目测不会再有TAN了，因为据说工信部已经对topN的互联网企业拍了桌子，要他们必须限时完成全业务的ipv6迁移。
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