# NATとは何か？家庭用ルーターの仕組みを初心者向けに解説
インターネットを自宅で使う際、多くの人が必ず目にするのが「ルーター」という機器です。ルーターは単にインターネット接続を提供するだけでなく、家庭内の複数の機器をインターネットに安全に接続するための重要な役割を担っています。その中でキーワードとしてよく登場するのが「NAT（ナット）」です。
この記事では、「NATとは何か？」を初心者にもわかりやすく解説し、家庭用ルーターがどのように機能しているのかを詳しく説明します。
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## 1. NAT（Network Address Translation）とは？
NATは「Network Address Translation」の略で、日本語では「ネットワークアドレス変換」と呼ばれます。簡単に言うと、NATは家庭や会社の内部ネットワーク（プライベートネットワーク）とインターネット（パブリックネットワーク）との間でIPアドレスを変換する技術です。
### なぜNATが必要なのか？
インターネットで通信をするためにはIPアドレスが必要です。IPアドレスはインターネット上の住所のようなもので、通信する相手を特定します。しかし、世界で使えるIPアドレスの数には限りがあります。そこで、家庭や会社内では「プライベートIPアドレス」と呼ばれる特殊なIPアドレスを使い、インターネット側では「グローバルIPアドレス」を使うという仕組みが採用されています。
NATは、家庭内の複数の機器がプライベートIPアドレスを使っていても、インターネット上では一つのグローバルIPアドレスを共有して通信できるように変換を行います。
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## 2. プライベートIPアドレスとグローバルIPアドレスの違い
### プライベートIPアドレス
プライベートIPアドレスは、家庭や企業の内部ネットワークで自由に使えるIPアドレスです。以下の範囲が代表的なプライベートIPアドレス帯です。
- 10.0.0.0 ～ 10.255.255.255
- 172.16.0.0 ～ 172.31.255.255
- 192.168.0.0 ～ 192.168.255.255
家庭用ルーターの初期設定でよく使われるのは「192.168.0.x」や「192.168.1.x」などです。
### グローバルIPアドレス
グローバルIPアドレスはインターネット上で一意に割り当てられたIPアドレスで、プロバイダーから提供されます。インターネット上のすべての機器はこのグローバルIPアドレスを使って通信します。
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## 3. 家庭用ルーターにおけるNATの役割
家庭用ルーターは、インターネットと家庭内ネットワークの境界に位置し、NAT機能を使ってアドレス変換を行います。
### 例：複数の機器で同時にインターネット接続する場合
たとえば、家の中にパソコン、スマートフォン、ゲーム機がそれぞれプライベートIPアドレスを持っているとします。これらの機器はすべて同じグローバルIPアドレスを使ってインターネットに接続します。
- パソコン（192.168.1.2）
- スマートフォン（192.168.1.3）
- ゲーム機（192.168.1.4）
ルーターはそれぞれの機器が送信するデータに独自のポート番号を割り当て、グローバルIPアドレスと組み合わせてインターネットへ送ります。そして、戻ってきた通信はポート番号を元に正しい内部機器に転送します。
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## 4. NATの種類
NATにはいくつかの種類がありますが、家庭用ルーターでよく使われるのは以下の2つです。
### 1. スタティックNAT（固定NAT）
内部のプライベートIPアドレスと外部のグローバルIPアドレスを1対1で変換します。企業などで特定のサーバーを公開する際に使われますが、家庭用ではあまり使われません。
### 2. ダイナミックNAT（動的NAT）およびPAT（Port Address Translation）
複数の内部IPアドレスを1つのグローバルIPアドレスで共有する方法です。特にPATは「NATオーバーロード」とも呼ばれ、ポート番号を使って多数の機器が同時に通信できるようにします。家庭用ルーターではこの方式が使われています。
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## 5. NATのメリットとデメリット
### メリット
- **IPアドレスの節約**
プライベートIPアドレスを使うことで、限られたグローバルIPアドレスを複数の機器で共有できます。
- **セキュリティ効果**
外部から直接内部の機器にアクセスされにくく、簡単なファイアウォール機能の役割も果たします。
- **複数機器のインターネット接続が可能**
一つの回線で複数のスマホやパソコン、家電を同時接続できます。
### デメリット
- **通信の制限**
外部から内部への直接アクセスが難しくなるため、ゲームやリモートアクセスで設定が必要な場合があります。
- **一部のプロトコルで問題が発生**
NATを通すことで正しく通信できない特殊なプロトコルやアプリが存在します。
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## 6. 家庭用ルーター以外のNATの利用例
NATは家庭用ルーターだけでなく、企業のネットワークやデータセンター、モバイルネットワークでも使われています。特にIPv4アドレスの枯渇問題を緩和するために、広く採用されています。
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## 7. まとめ
NATは、家庭用ルーターにおいてインターネットと家庭内ネットワークをつなぐ重要な技術です。NATによって、家庭内の複数機器が一つのグローバルIPアドレスを共有し、安全にインターネット接続が可能になります。
初心者の方でも、NATの基本的な仕組みを理解することで、家庭用ルーターの設定やトラブルシューティングがしやすくなります。さらに、ネットワークのセキュリティや通信の仕組みに興味を持つきっかけにもなるでしょう。
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### 参考情報
- IPアドレスの基礎知識
- ポート番号の役割
- ルーターの基本設定方法
これらのトピックもあわせて学ぶと、よりネットワークの理解が深まります。ぜひ挑戦してみてください。