NAT와 사설 IP 정리 — 공유기 하나로 여러 대가 인터넷 되는 이유

집에서 공유기에 연결된 기기들의 IP를 확인해보면 전부 192.168로 시작합니다. 그런데 인터넷에서 내 IP를 조회하면 전혀 다른 주소가 나옵니다. 이 둘을 이어주는 것이 NAT입니다.

최종 확인: 2026년 9월 13일 · 참고: RFC 3022(NAT), RFC 1918(사설 주소)

결론 먼저

• NAT는 사설 IP를 공인 IP로 바꿔주는 기술입니다. 주로 라우터나 방화벽이 수행합니다.
• 등장 이유는 IPv4 주소 고갈입니다. 32비트로는 약 43억 개뿐이라 모든 기기에 하나씩 줄 수 없습니다.
• 실제로 가정·회사에서 쓰이는 방식은 대부분 PAT입니다. 공인 IP 하나로 수백 대를 처리합니다.
• 구분의 핵심은 포트 번호까지 바꾸느냐입니다.

1. 왜 필요한가

사설 IP는 인터넷에서 라우팅되지 않습니다. 192.168.0.10이 그대로 나가면 응답이 돌아올 길이 없습니다. 전 세계에 같은 주소가 수없이 많기 때문입니다.

그래서 밖으로 나갈 때 출발지 주소를 공인 IP로 바꿔치기하고, 응답이 돌아오면 원래 사설 주소로 되돌려 내부 기기에 전달합니다. 이 변환 기록을 담아두는 것이 NAT 테이블입니다.

2. 세 가지 방식

방식	매핑	특징
Static NAT	사설 1 : 공인 1 고정	외부에서 내부 서버로 접속해야 할 때. 주소를 아끼지는 못함
Dynamic NAT	사설 여럿 : 공인 여럿 풀에서 배정	풀이 비면 대기. 동시 사용자 수가 공인 IP 수로 제한됨
PAT (NAPT)	사설 여럿 : 공인 1개	포트 번호로 구분. 가정용 공유기가 쓰는 방식

3. PAT는 어떻게 하나로 여럿을 처리하나

출발지 IP만 바꾸면 응답이 왔을 때 누구에게 줘야 할지 알 수 없습니다. 그래서 PAT는 출발지 포트 번호까지 바꿔 기록합니다.

내부                                  NAT 테이블                        외부
192.168.0.10:3721  ──▶  203.0.113.5:40001  ──▶  목적지 서버
192.168.0.11:3721  ──▶  203.0.113.5:40002  ──▶  목적지 서버
192.168.0.12:5580  ──▶  203.0.113.5:40003  ──▶  목적지 서버

응답이 203.0.113.5:40002 로 오면 → 192.168.0.11:3721 로 되돌림

내부 기기 두 대가 우연히 같은 포트 번호를 써도, 변환된 포트가 다르므로 섞이지 않습니다. 포트는 16비트라 이론상 6만 개 이상을 구분할 수 있어 공인 IP 하나로 충분합니다.

그래서 PAT를 NAT Overload라고도 부릅니다. 하나의 공인 주소에 여러 세션을 "과적"한다는 뜻입니다. 시험에서 두 이름이 섞여 나옵니다.

4. 안쪽과 바깥쪽 — 용어 네 개

설정 문제에서 헷갈리는 부분입니다. Inside / Outside는 위치를, Local / Global은 어느 쪽에서 본 주소인지를 뜻합니다.

용어	의미	예시
Inside Local	내부 기기의 실제 사설 주소	192.168.0.10
Inside Global	내부 기기가 밖에서 보이는 주소	203.0.113.5
Outside Global	외부 서버의 실제 공인 주소	8.8.8.8
Outside Local	외부 서버가 내부에서 보이는 주소	대개 Outside Global과 동일

5. 장단점

얻는 것

• 공인 IP 절약 — 하나로 수백 대를 처리합니다.
• 내부 구조 은닉 — 밖에서는 내부 주소 체계가 보이지 않습니다.
• 주소 변경이 쉬움 — 통신사를 바꿔도 내부 주소는 그대로 둘 수 있습니다.

잃는 것

• 외부에서 먼저 접속할 수 없습니다. NAT 테이블에 기록이 없으면 되돌릴 곳을 모릅니다. 그래서 Port Forwarding을 따로 설정해야 합니다.
• 종단 간 연결이 깨집니다. P2P, 일부 VoIP, 온라인 게임에서 문제가 생기는 이유입니다.
• 변환 부담 — 모든 패킷의 헤더를 고쳐야 하므로 장비에 부하가 걸립니다.
• 추적이 어려움 — 여러 사용자가 같은 공인 IP를 쓰므로 로그만으로 특정하기 어렵습니다.

NAT를 보안 장치로 오해하는 경우가 있습니다. 내부 구조가 가려지는 부수 효과는 있지만, NAT는 트래픽 내용을 검사하지 않습니다. 방화벽의 역할을 대신하지 못합니다.

6. IPv6에서는

IPv6는 128비트라 주소가 사실상 무한합니다. 모든 기기에 공인 주소를 줄 수 있으므로 주소 절약을 목적으로 한 NAT는 필요 없어집니다.

다만 현실에서는 IPv4와 IPv6가 오래 공존하고 있어, 둘을 잇는 변환 기술이 별도로 쓰입니다. 시험에서는 "IPv6는 NAT가 필수인가"를 묻고 답이 "아니다"인 문제가 나옵니다.

7. 시험에서 자주 나오는 포인트

• Static / Dynamic / PAT 세 가지 구분. PAT만 포트 번호를 바꿉니다.
• PAT = NAT Overload. 같은 것을 가리키는 두 이름.
• Inside Local / Inside Global의 차이. Local은 안에서 본 주소, Global은 밖에서 본 주소.
• NAT는 IPv4 주소 고갈에 대한 대응책입니다.
• 외부에서 내부로 먼저 접속하려면 Port Forwarding이 필요합니다.
• NAT는 방화벽이 아닙니다.

외우는 법

NAT를 회사 대표번호로 생각하면 정리가 됩니다.

• 회사 전체가 대표번호 하나를 씁니다 → 공인 IP 1개
• 직원마다 내선 번호가 있습니다 → 사설 IP
• 밖으로 걸면 상대에게는 대표번호만 찍힙니다 → 출발지 주소 변환
• 교환대가 누가 걸었는지 적어둡니다 → NAT 테이블
• 밖에서 특정 직원에게 바로 걸려면 미리 연결을 지정해둬야 합니다 → Port Forwarding

정리 기준 — RFC 3022와 CCNA 시험 범위를 기준으로 정리한 학습 자료입니다. NAT 구현 방식과 명령어는 벤더·모델에 따라 차이가 있으므로, 설정 전에는 해당 장비의 공식 문서를 확인하시기 바랍니다.

참고 자료

• RFC 3022 — Traditional IP Network Address Translator
• RFC 1918 — Address Allocation for Private Internets
• Cisco Networking Academy, CCNA: Enterprise Networking, Security, and Automation — NAT 단원

이어서 읽기

• 3편 — 라우터는 어떻게 경로를 정할까
• 6편 — IP 주소와 서브넷팅 계산법

여기까지 오면 자격증 시험 범위의 큰 뼈대는 대부분 지나온 셈입니다. 다음 글부터는 각 주제를 문제 풀이 관점에서 다시 정리하겠습니다.