ポートアドレス変換
すべてのTCPパケットとUDPパケットは、ソースIPアドレスおよびソースポート番号の両方とデスティネーションIPアドレスおよびデスティネーションポート番号の両方を含む。同時に受け取られたこれら4つの情報はソケットを形成する。
Webサーバやメールサーバのようなパブリックネットワークにアクセス可能なサービスにとって、ポート番号は重要である。例えば、80番ポートはWebサーバソフトウェアに接続し25番ポートはメールサーバのSMTPデーモンに接続する。
パブリックサーバのIPアドレスも重要で、これは郵便の宛先あるいは電話番号と似た国際的な唯一性を持つ。IPアドレスとポート番号の両方は、通信しようとしているすべてのホストに正確に知られておかなければならない。
RFC 1918で記述されているように、プライベートIPアドレスはプライベートネットワーク上では重要である。このことは、ホスト上のポートにも言えることである。ポートはホスト上の唯一の通信のエンドポイントである。そのため、PAT機器を通過する接続は、ポートとIPアドレスを組み合わせたマッピングによって維持される。
PATは、同時に唯一の通信を確立するために同じソースポート番号を使う2つの異なるホストを通して起こる衝突(コンフリクト)を解決する。
拡張性
プライベートネットワーク上の多数のホストはパブリックネットワークへ幾多の接続を行う。ここで、利用できるポートの数は限られているので、PAT機器における変換テーブルの領域はゆくゆくは不足する。PAT機器では数千のポートが利用可能で、それらはすぐに再利用されるが、一部のネットワーク通信はたった一つの論理トランザクション(例えば、多数の埋め込みオブジェクトのあるWebページに対するHTTP要求や、一部のVoIPアプリケーションなど)において多数のポートをほぼ同時に消費する。この種類の通信を頻繁に持続する十分に大きいLANは利用可能な全ポートを定期的に消費するだろう。
ファイアウォールの複雑性
内部アドレスはすべてパブリックネットワークにアクセス可能な一つのアドレスに変換されるので、外部のコンピュータが特定のポートへの接続を転送するファイアウォール上で特別な設定なしに、ファイアウォール内部にある特定のコンピュータに接続を始めることは不可能である。これは例えばVoIPやテレビ会議、そしてそのほかのP2Pアプリケーションのようなアプリケーションに大きな影響を与える。