Port address translation

Každý TCP a UDP balíček obsahuje jak číslo portu zdroje a jeho IP adresu, tak i číslo portu cíle a jeho IP adresu. Adresa portu, neboli IP adresa páru tvoří socket, to jest zdrojová adresa portu a zdrojová IP adresa tvoří zdrojový socket. Pro veřejně přístupné služby jako webové servery a poštovní servery je číslo portu důležité. Například, port 80 se připojí k webovému serverovému softwaru a port 25 k poštovnímu serverovému SMTP démonovi. IP adresa veřejného serveru je také důležitá, například jako celosvětově jedinečná poštovní adresa, nebo unikátní telefonní číslo. Obě, jak IP adresa, tak i port musí být přesně známé všemi účastníky toužícími po úspěšné komunikaci. Soukromé IP adresy popsané v RFC 1918 jsou významné jen na soukromých sítích kde jsou používány. Porty jsou jedinečné koncové body komunikace na vzdáleném počítači. Spojení skrz PAT zařízení je udržováno pomocí kombinovaného mapování portů a IP adres. PAT řeší konflikty, které by mohly nastat, pokud by se dva různé počítače snažili použít stejné číslo portu k založení nového unikátního spojení zároveň.

PAT zařízení je podobné k recepční v kanceláři která má jedno veřejné telefonní číslo. Všechny odchozí telefonní hovory vedoucí z kanceláře se jeví jako přicházející ze stejného telefonního čísla. Jakákoli příchozí volání musí být převedená do správné privátní přípony operátorem, který se musí volajícího člověka zeptat, s kým by rád mluvil. Privátní přípony nemohou být vytáčeny přímo z okolních sítí.

S PAT veškerá komunikace probíhající se vzdálenými počítači ve skutečnosti obsahuje externí IP adresu a informaci o číslu portu jednotky PAT, místo domácích IP adres a čísel portů jednotlivých místních počítačů v privátní síti.

• Když počítač na privátní (vnitřní) síti posílá balíček do externí sítě, PAT zařízení nahrazuje vnitřní IP adresu v zdrojovém poli hlavičky paketu (zpáteční adresy) s externí IP adresou PAT zařízení. To pak přiřadí spojovací číslo portu z množství dostupných portů, přiloží číslo tohoto portu k zdrojovému poli portů (stejně jako poštovní směrovací číslo na poště) a vyšle balíček do externí sítě. PAT zařízení poté vytvoří vstup do překladové tabulky obsahující vnitřní IP adresy, původní zdrojový port a přeložený zdrojový port. Všechny následující balíčky ze stejného spojení jsou přeložené k stejnému číslu portu.
• Počítač přijímání balíčku, který má podstoupený PAT, stanovuje spojení s portem a IP adresou specifikovanou v pozměněném balíčku, nehledě na skutečnost, že dodaná adresa je přeložená. (podobné použití jako u poštovního směrovacího čísla)
• Balíček přicházející z externí sítě je mapovaný k odpovídající vnitřní IP adrese a číslu portu z překladové tabulky, nahrazováním externí IP adresy a čísla portu v přicházející hlavičce balíčku (podobný překladu z poštovního směrovacího čísla ke konkrétní adrese domu). Balíček je pak předaný přes vnitřní síť. Z jiného hlediska, pokud cílové číslo portu z přicházejícího balíčku není nalezené v překladové tabulce, balíček je odhozen, nebo zamítnut, protože jednotka PAT neví, kam tento balíček poslat.

PAT jen překládá IP adresy a porty místních počítačů a schovává pravý koncový bod místního počítače na soukromé síti.

PAT operace jsou typicky transparentní pro oba vnitřní i externí počítače. Typicky vnitřní počítač si uvědomuje pravdivou IP adresu a TCP či UDP port externího počítače. Charakteristicky PAT zařízení může fungovat jako standardní brána pro místní počítač. Nicméně vzdálený počítač si uvědomuje jen veřejnou IP adresu pro PAT zařízení a specifický port je užívaný pro komunikaci jménem specifického místního počítače.