Com o surgimento das redes privadas com internet
compartilhada, surgiu o problema de como os computadores pertencentes a
esta rede privada poderiam receber as respostas aos seus pedidos feitos
para fora da rede.
Por se tratar de uma rede privada, os números de IP interno da rede (como 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 e 192.168.0.0/16) nunca poderiam ser passados para a Internet pois não são roteados
nela e o computador que recebesse um pedido com um desses números não
saberia para onde enviar a resposta. Sendo assim, os pedidos teriam de
ser gerados com um IP global do router. Mas quando a resposta chegasse
ao router, seria preciso saber a qual dos computadores presentes na LAN
pertencia aquela resposta.
A solução encontrada foi fazer um mapeamento baseado no IP interno e
na porta local do computador. Com esses dois dados o NAT gera um número
de 16 bits usando a tabela hash, este número é então escrito no campo da porta de origem.
O pacote enviado para fora leva o IP global do router e na porta de
origem o número gerado pelo NAT. Desta forma o computador que receber o
pedido sabe para onde tem de enviar a resposta. Quando o router recebe a
resposta faz a operação inversa, procurando na sua tabela uma entrada
que corresponda aos bits do campo da porta. Ao encontrar a entrada, é
feito o direcionamento para o computador correto dentro da rede privada.
Esta foi uma medida de reação face à previsão da exaustão do espaço
de endereçamento IP, e rapidamente adaptada para redes privadas também
por questões econômicas (no início da Internet os endereços IP alugavam-se, quer individualmente quer por classes/grupos).
Um computador atrás de um router gateway NAT tem um endereço IP dentro de uma gama especial, própria para redes internas. Como tal, ao ascender ao exterior, o gateway
seria capaz de encaminhar os seus pacotes para o destino, embora a
resposta nunca chegasse, uma vez que os routers entre a comunicação não
saberiam reencaminhar a resposta (imagine-se que um desses routers
estava incluído em outra rede privada
que, por ventura, usava o mesmo espaço de endereçamento). Duas
situações poderiam ocorrer: ou o pacote seria indefinidamente¹
reencaminhado, ou seria encaminhado para uma rede errada e descartado.
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