正如我在路由器如何知道从服务器向网络中的哪台 PC 发送响应？如果我没有误解的话，如果专用网络中的接口向外部发送数据报，那么路由器会为该连接分配一个端口，此时一切正常，但我对它的细节有一些疑问。
- 这个链接的持续时间是多少？它是为单个请求分配的，还是为数据报流分配的？
对于 TCP 等有状态协议，NAT 路由器可以查看连接何时建立以及何时关闭。为了避免僵尸连接，路由器使用额外的超时（例如TCP 老化）来清理可能（！）不再使用的旧条目。通常，这在 5 到 60 分钟之间。
对于 UDP 等无状态协议，路由器仅依赖其内部超时（UDP 老化）。这通常在 30 秒到几分钟之间。请注意，NAT 路由器无法真正知道何时不再使用连接——过早关闭连接会导致外部数据丢失。
正如@jonathanjo 恰当地指出的那样，老化和最终删除连接的必要性是 NAT 的众多问题之一。原则上，分组路由器应该是无状态设备，即。它将每个入口数据包与其路由表匹配并根据结果进行转发 - 仅此而已。NAT 需要路由器来存储、处理和清理大量有状态的数据。
- 端口和接口之间的链接是在数据链路级别通过 MAC 地址完成还是在网络级别通过 IP 地址完成？
您正在混合不同的图层。端口可以是物理层的接口，也可以是许多传输层协议（例如 TCP 和 UDP）上主机的子地址。在两个物理端口之间建立了一条链路。传输层协议可以建立一个套接字连接。
整个要点本质上是多路复用：理论上，一个物理端口可以在一秒钟内为数百万个不同的逻辑连接传输数据。传输层源-目标端口对仅代表两个应用程序之间的单个逻辑连接（例如，Web 浏览器从 Web 服务器请求 HTML 页面）。
编辑后
- 路由器的IP：端口和主机的IP：端口之间的链接是通过MAC地址在数据链路级别还是通过IP地址在网络级别完成的？如果在网络级别完成，如果原始接口在对话过程中更改其 IP，路由器如何阻止对另一个接口的应答？
一个 NAT（或者更确切地说是NAPT）路由器拥有一个转换表，基本上是在 IP:TCP/UDP 端口内部 ~ 在 IP:TCP/UDP 端口对外部。翻译完全在网络 (IP) 和传输层（TCP、UDP、...）上完成。以太网的 MAC 地址完全不相关。
如果在网络级别完成，如果原始接口在对话过程中更改其 IP，路由器如何阻止对另一个接口的应答？
实际上，使用哪个接口向/从某个 IP 地址传输流量并不重要。但是，一旦建立了逻辑连接，两个 IP 地址都不能更改。
- 在一个非常大的私有网络的情况下，主机比可用端口多，路由器如何处理溢出？
大型专用网络通常不仅使用单个公共 IP 地址来处理 NAT，还使用池。此外，端口是根据需要动态分配的，而不是每个主机静态分配的。此外，连接由源 IP、源端口、目标 IP 和目标端口组成。因此，NAT 路由器可以为不同的目的地使用相同的源端口。