现在有很多机器都在一个局域网内，但是这些机器想要访问互联网，但是没有全球的IP地址，又该怎么办该能上网呢。由于限制IPv4的数字限制（32位，大约42亿左右），不可能分配每个人一个全球的IP地址，比如一台电脑，一部手机，或者一个联网的设备，都需要一个IP。原有的IP地址已经不够分配了。所有就会有一大部分设备公用一个IP的情况。
为了解决这个问题，当时的人们就提出了 NAT 网络地址转换协议。
从下图可以看见，主机A要和主机B进行通讯的时候，首先需要将数据报交给 NAT 路由器，路由器进行记录，并将源地址进行修改掉，改成另外一个IP地址（可能还是全球地址，也可能还是专用地址），并将数据报交给网络做相同的处理，直到数据报转发到主机B上。
1.主机A发送出去的数据报，源地址为 192.168.0.3 ，目标地址为213.19.2.4。
2.NAT 路由器接受到了数据报，发现是发送给外网的，就在本地记录表记录下相关信息，并将源地址进行修改，改成申请到的某个全球IP（172.38.1.5），并发送出去。
3.当 NAT 路由器接受到了来自外网的数据报，根据查询记录表，将目标地址改成记录表中的专用地址，并转发到内网，从而完成了通信。
现在为了更加有效的利用全球IP，通常NAT路由器一般会把端口号也进行加上，就可以让更多的主机同时上网。由此 NAT协议 也就变成了 NAPT协议。不过也有人认为这样做没遵守规定，本来应该工作在网络层的路由器，现在还参与传输层了。但是，现在这个协议早就成为了不可获取的一个组件，可能在今后的某一天，IPv6 普及了以后，这个协议就要消失在历史的长河中了。