LAN에서 사용하는 Private IP 주소와 인터넷에서 이용하는 Global IP주소를 서로 변환하는 기술로 주로 라우터 등에 내장되어 있다.
글로벌 IP 주소는 발행할 수 있는 수에 한계가 있어 주소 변환이라는 방법을 사용하여 인터넷에 액세스할 때만 글로벌 IP 주소로 변환할 필요가 생겼다.
NAT를 사용한 주소 변환은 패킷을 수정함으로써 이루어진다.
통과하는 패킷을 감시하여 인터넷으로 가야할 패킷이 도착하면 그 패킷의 보내는 곳 IP주소를 NAT에서 관리하고 있는 글로벌 IP 주소로 바꿔 송출한다.
이 때 변환하기 전 원래 프라이빗 IP를 기억해두고, 인터넷 측으로부터 도착한 패킷에 관해서는 받는 곳 IP 주소를 프라이빗 IP주소로 되돌려서 LAN 안으로 보낸다.
이로써 내부에서는 프라이빗 IP주소를 사용하면서도 외부와의 통신에서는 자동으로 글로벌 IP 주소가 사용되는 것이다.
이와 같은 구조로 되어 있기 때문에 NAT에 의한 주소 변환은 글로벌 IP와 프라이빗 IP주소가 1:1 대칭을 이룬다.
그래서 소유하고 있는 글로벌 IP 주소의 수 이상으로는 동시에 인터넷 측과 통신할 수 없다.