この記事の最終更新日: 2025年5月7日
インターネット接続の基本を理解しようとしたとき、必ずといっていいほど耳にする「NAT（Network Address Translation）」という言葉。これがどんな役割を果たしているのか、ご存じでしょうか。
NATは家庭のルーターや企業のゲートウェイで当たり前のように使われている技術ですが、その存在感は想像以上に大きいのです。本記事では、ビジネスシーンでも役立つような、もう少し踏み込んだ形でNATの仕組みやメリット・デメリットを解説していきます。
1. なぜNATが必要とされるのか
1-1. IPv4アドレスの枯渇問題
NATが広く普及した背景には、IPv4アドレスが有限であるという問題があります。理論上、IPv4アドレスは約43億個存在しますが、世界中でスマートフォンやPC、IoTデバイスが爆発的に増加する中、それだけでは足りなくなりました。
しかし、複数の端末を1つのグローバルIPアドレスでまとめてインターネットと通信できる仕組みとしてNATを使うことで、IPv4アドレスの枯渇に対処してきたのです。
1-2. 社内ネットワーク構築の簡略化
企業やオフィスで複数の端末を外部ネットワークと通信させる場合、NATを用いることでプライベートIPアドレスを自由に使えるようになります。LANの中でアドレスを好きなように割り振り、外部には1つ（もしくは数個）のグローバルIPアドレスを割り当てて通信できるのは、大きな利点です。
2. NATの仕組みをもう少し深掘りする
2-1. IPアドレスの変換とポート番号
NATの基本機能は、「パケットの送信元アドレスを別のアドレスに書き換える」ことです。さらにポート番号（TCPやUDPで使われる番号）も組み合わせることで、どの端末が通信を発したかを特定できるようにしています。
NAPT（IPマスカレード）
よく使われるのが「NAPT (Network Address Port Translation)」や「IPマスカレード」と呼ばれる手法です。
- 送信時：ルーターがパケットの送信元アドレス&ポート番号を、自身のグローバルIPアドレス&未使用のポート番号に変換する。
- 受信時：ルーターは変換テーブル（NATテーブル）を参照し、もともとのプライベートIPアドレス&ポート番号に戻してLAN内部へ転送する。
これによって、LAN内部の多くの端末が同時に通信を行っていても、外部からは“1つのIPアドレス”として見えるようになっています。
2-2. NATテーブルの存在
NATが動作するルーター内部には、送信時と受信時の対応関係を記録したNATテーブルが存在します。
- 「どのプライベートIP・ポート」→「どのグローバルIP・ポート」の組み合わせが使われているか
- タイムアウト（一定時間通信がない場合にテーブルを破棄する仕組み）
こうした管理を行うため、ルーターはパケットごとに多くの情報を処理しているのです。
3. NATの種類と使い分け
3-1. スタティックNAT（一対一変換）
特定のプライベートIPアドレスを特定のグローバルIPアドレスに常に固定して変換する手法です。
- メリット：Webサーバーなど、外部からのアクセスを常時受けたい機器に対して、安定して一意のグローバルアドレスを与えられる。
- デメリット：グローバルIPアドレスを常に1対1で占有するため、アドレスを節約できない。
3-2. ダイナミックNAT
複数のグローバルIPアドレスをプールとして用意し、必要に応じてプライベートIPアドレスに割り当てる手法です。
- メリット：複数台が同時に外部接続する場合に、ある程度の柔軟性がある。
- デメリット：アドレスプールが尽きると新たな端末が外部接続できない。
3-3. NAPT（IPマスカレード）
一つもしくは少数のグローバルIPアドレスを大人数・多数端末で共有できる手法。現在もっとも一般的です。
- メリット：アドレスの節約が大きく、設定も比較的容易。
- デメリット：外部から特定の端末にアクセスしてもらうには、ポートフォワーディングなど細かな設定が必要となる。
4. NATを使うことで得られるメリット
4-1. アドレス資源の有効活用
先述の通り、IPv4アドレスを節約しながら複数の端末をインターネットに接続できるのは、現状では欠かせないメリットです。
4-2. セキュリティ面の強化
外部から見ると、LAN内部の端末はすべて「ルーター（NAT機器）」を経由しないとアクセスできない状態となります。
- 直接、LAN内部の端末が外部にさらされにくい
- 不正アクセスやマルウェアが侵入しづらい
といった「擬似的な防火壁」のような効果を得られます。
ただし「NAT=完全に安全」ではなく、あくまでも不正アクセスの最初のゲート的役割と考えましょう。
5. NATのデメリットや注意点
5-1. サーバー公開の難しさ
例えば、自宅や社内にWebサーバーを立てて、外部からアクセスさせたい場合はポートフォワーディングの設定が欠かせません。
- HTTPの場合はポート80（HTTPSは443）など、公開したいサービスに応じてルーターの設定をする必要があります。
- 設定を誤ると、外部からのアクセスが通らない、あるいはセキュリティホールを作ってしまう可能性があります。
5-2. P2P通信の制限
オンラインゲームやビデオ会議など、端末同士が直接やり取りを行うP2P（Peer to Peer）型の通信では、NATが障壁になるケースが少なくありません。
- NAT越しの接続を可能にするために「UPnP」や「NATトラバーサル技術」が必要
- 場合によってはSTUNやTURNなどのサーバーを経由する方式で回避する
など、追加の仕組みが求められます。
5-3. NATテーブルの管理コスト
ルーターやゲートウェイは、NATによってパケットのアドレス変換とテーブル管理を行うため、ある程度の処理能力が必要です。大量の同時セッションが発生する企業環境などでは、ハードウェア的に十分な性能を備えた機器を選定することが大切です。
6. IPv6時代とNATのこれから
6-1. IPv6で解決するはずだったアドレス問題
IPv6では理論上、ほぼ無限に近い（実際は膨大な数の）IPアドレスが利用可能です。そのため、本来であればNATのようなアドレス節約の技術は必要なくなると考えられていました。
6-2. 依然として残るNATの役割
実際には、以下のような要因もあり、IPv6でもNATに似た技術（NAT66）やNPTv6などが利用される場合があります。
- プライベート感の維持（社内ネットワークをグローバルアドレスに直接晒したくない）
- サービスやアプリケーションの互換性問題
- 運用の簡易性（プライベートアドレスを社内で自由に使いたい）
今後、IPv6がさらに普及するにつれてNATの存在感は少しずつ薄まっていくかもしれませんが、完全になくなることはしばらく先になるでしょう。
7. ビジネスシーンで押さえておきたいポイント
7-1. 適切な機器選定
オフィスのネットワークにおいて、NAT機能を持つルーターやファイアウォールを選ぶときには、同時接続数や転送性能に注目する必要があります。大規模なアクセスが発生する場合、エントリーモデルでは処理しきれず通信遅延や切断が起きる恐れがあります。
7-2. セキュリティポリシーの設定
NATはあくまでアドレス変換にフォーカスした技術であり、正式なファイアウォールとは異なります。
- 本格的な侵入対策、ウイルス対策などはファイアウォール機能やIDS/IPSと組み合わせる
- 内部から外への通信を制限したい場合も、アクセスコントロールリスト（ACL）などの設定が必要
ビジネスで使う上では、NATと他のセキュリティ機能を組み合わせることが重要です。
7-3. リモートワークやVPNとの兼ね合い
昨今のリモートワーク環境では、VPNを利用して社内ネットワークへ安全にアクセスするケースが増えています。ルーター側でNATとVPNを両立させる際には、
- VPNトンネルの終端がNAT外／内、どちらにあるか
- ポートフォワーディングやプロトコル対応
- NATトラバーサルが必要かどうか
といった技術的確認が必要です。
8. まとめ：NATの理解はネットワーク管理の第一歩
NATは単に“IPv4アドレスを節約するための技術”というだけでなく、今日のネットワーク管理を円滑にする上で欠かせない存在となっています。特に、企業のLAN環境では、NATの概念をしっかり理解しておくことで以下の利点を得やすくなります。
- アドレス管理の柔軟性
社内ネットワークで自由にプライベートIPアドレスを割り振りながら、外部には少数のグローバルIPのみ公開できます。 - セキュリティ強化
外部から社内の端末へ直接アクセスしづらい環境を作り出すため、一定のセキュリティ効果があります。 - コスト削減
ルーター設定で対応できる部分が多く、追加のグローバルIPアドレスを取得しなくても大規模ネットワークが構築可能です。
とはいえ、サーバー公開時やP2P通信など、場合によってはNATがハードルになることもあります。したがって、運用者や管理者としてはメリット・デメリットを理解したうえで、最適なネットワーク設計を行うことが重要です。
将来的にはIPv6のさらなる普及によって、NATに頼らない運用が主流になるかもしれません。しかし、現時点では多くの企業や家庭でNATが必須の技術であることに変わりありません。「今さら聞けないけど知っておきたい」NATの基本と、その背後にある仕組みをマスターして、トラブル対応やネットワーク設計で一歩先を行く存在になりましょう。
参考までに押さえておきたい用語
- プライベートIPアドレス：RFC1918で定義された、LAN内部のみで利用されるアドレス帯域（例: 192.168.x.x、10.x.x.xなど）。
- グローバルIPアドレス：インターネット上で一意に割り当てられるアドレス。一般的にはプロバイダから割り当てられる。
- NATテーブル：NAT装置が、プライベートアドレスとグローバルアドレスの対応関係（ポート番号を含む）を記録する表。
- ポートフォワーディング：特定のポート（サービス）へのアクセスをLAN内部の特定端末に転送するルーター設定。サーバー公開時に必要。
NATを理解することでネットワークの“基礎体力”が飛躍的に高まります。今後はセキュリティ機能やVPNとの併用、IPv6移行などさまざまな応用が出てくるでしょう。ぜひこの機会に改めてNATの運用を見直してみてはいかがでしょうか。
NAT越えについての記事
大阪のエンジニアが書いているブログ。
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