The IP Network Address Translator，IP網絡地址轉換是人們說的NAT，或者說NA(P)T。NAT是為了解決IPv4地址不足而提出來得一種替代方案，可以對外界屏蔽內部的網絡拓撲。隨著網絡的發展，NAT阻礙了構建在覆蓋網絡的P2P程序的發展。因為覆蓋網絡是構建在應用層，屏蔽了傳輸層以下的網絡拓撲，網絡中的每一個節點或某些節點有此網絡的路由表，由這些路由表構建出這個覆蓋網絡，但是NAT阻礙的覆蓋網絡中節點的連接。
    
    
   
    上圖顯示了NAT的原理。NAT將內網的IP替換為公網IP，將端口映射為公網的端口。公網IP替換內網IP是固定的，NAT的不足之處在于端口的替換。因為NAT還沒有形成標準，替換策略有幾種，這也是NAT行為的關鍵。

     在《Behavior and Classification of NAT Devices and Implications for NAT Traversal》一文中就把端口映射的行為分成四種，其中包括保留端口，不保留端口，端口重載，端口復用。這四種分類最終區分了NAT的四種類型即Full cone NAT，Symmetric NAT，Port-Restrictes cone NAT ，Address-Restriced cone NAT。

     為了使覆蓋網絡中的節點相互通信，我們需要進行NAT穿越。在《A NAT Traversal Mechanism for Peer-To-Peer Networks》一文種介紹了根據兩端不同的NAT類型對應的四種NAT穿越方案。如下圖
     
     

    這些解決方案都需要STUN（Simple Traversal of User Datagram Protocol through Network Address Translators (NATs)，NAT的UDP簡單穿越）協議幫助。STUN協議要求一臺具有公網IP的主機幫助一臺主機進行NAT類型的判斷。
    

      上圖是STUN協議的流程，其主要的思想是通過STUN的回射來判斷主機的NAT類型。

     除了直接連接，反向連接、打洞和依賴都需要第三臺主機的幫助。

     在《Characterization and Measurement of TCP Traversal through NATs and Firewalls》一文中介紹了TCP穿越的方法。在STUNT#2方法中，第三臺主機和兩臺需要連接的主機都有長連接，當一方需要發起來連接時，向第三臺主機發請求，第三臺主機向被請求的主機發送邀請，此時需要連接的主機都向對方發送SYN包，此時雙方的防火墻都有了洞，只要有一方的SYN包到達對方主機，連接就會被建立。Relay方法需要耗費的代價太大，在P2P應用中一般會消極的處理雙方都是對稱NAT的情況。