网络环境下，许多人遇到过应用无法访问外部网络的问题。这种情况常常源于网络地址转换（NAT）和端口映射的复杂性。深入理解这两个概念有助于我们排除故障、优化网络设置，并提升应用程序的性能。
NAT与端口映射的基本概念
网络地址转换（NAT）是一种通过将私有IP地址转换为公共IP地址的技术。这使得多台设备可以使用同一个公共IP地址进行互联网访问。虽然NAT在节省IP地址和提供一定程度的网络安全性方面发挥了重要作用，但它也可能导致某些应用程序无法正常工作，特别是那些需要直接与外部设备通信的应用。
端口映射则是在NAT设备上设置的一种规则，用于将接收到的外部请求转发到内网设备的指定端口。未正确配置的端口映射可能会导致外部设备无法访问内部网络中的服务，例如游戏服务器、FTP服务或VoIP电话。
NAT对应用性能的影响
最近的性能评测显示，NAT的使用可能会引入延迟，影响实时应用的表现。例如，在线游戏和视频通话对延迟非常敏感，NAT的额外处理可能导致数据包延迟。这种延迟在高并发网络环境中更为明显，特别是当多个用户通过同一个公共IP地址同时连接互联网时。
值得注意的是，某些应用程序采用了UDP协议进行数据传输，而大多数NAT设备对UDP的处理方式不同于TCP。这种差异可能导致UDP流量的丢失，尤其是在NAT穿越过程中。优化NAT设置，确保UDP流量的顺畅传输，对于实时应用至关重要。
端口映射的DIY技巧
对于希望自己动手设置端口映射的用户，以下是几个实用的技巧：
1. 了解你的路由器：不同品牌和型号的路由器在端口映射上的设置界面可能有所不同，查阅相关操作手册会有所帮助。
2. 静态IP地址：为需要被映射的内网设备分配静态IP地址可以减少后续设置的复杂度，确保每次重启路由器后设备地址不变。
3. 使用端口扫描工具：一些工具可以帮助检查端口状态，确保你所映射的端口在外部网络上开放。
4. 安全性保障：在进行端口映射时，注意设置强密码和防火墙规则，避免不必要的安全风险。
性能优化建议
确保应用顺利访问外部网络的还应关注性能优化。以下建议可以帮助提升网络性能：
- 更新路由器固件：最新的固件通常会解决以前的漏洞和性能问题。
- QoS设置：启用服务质量（QoS）可以优先处理重要的流量，比如游戏或视频通话。
- 分时段使用：在高峰时段可以考虑限制某些低优先级应用的带宽利用率。
FAQ
1. NAT与端口映射有什么区别？
NAT是将私有IP地址转换为公共IP地址的过程，而端口映射是指将外部请求转发到内部网络的特定端口。
2. 如何检查端口是否已成功映射？
使用网络工具如端口扫描器可以检查端口的开放状态。
3. 我应该使用静态还是动态IP地址？
对于端口映射，静态IP地址更为理想，因为其地址不会随时间变化。
4. NAT会影响哪些类型的应用程序？
实时应用，特别是依赖UDP协议的应用，如在线游戏和语音通话，会受到NAT的较大影响。
5. 怎样提高NAT穿越性能？
确保路由器支持UPnP或NAT-PMP，并定期更新固件可以帮助提高NAT穿越的性能。