NAT (Network Address Translation) dịch địa chỉ IP private bên trong LAN thành một IP public khi ra Internet, và dịch ngược lại khi phản hồi về. Router giữ một bảng NAT map cặp (private IP:port ↔ public IP:port).
Vấn đề nó giải: IPv4 chỉ có ~4 tỉ địa chỉ, không đủ cho mọi thiết bị. NAT (dạng PAT/overload) cho phép hàng trăm thiết bị trong nhà hay công ty chia sẻ một IP public duy nhất, phân biệt nhau qua port. Hệ quả phụ: thiết bị sau NAT không thể bị kết nối vào trực tiếp từ ngoài (một lớp che chắn), nhưng gây khó cho P2P/VoIP — cần kỹ thuật NAT traversal (STUN/TURN). IPv6 với không gian địa chỉ khổng lồ làm giảm nhu cầu NAT.