部署IPSec VPN网络时，如果发起者位于一个私网内部（也就是IPSec的一个端点接口的IP地址是私网IP地址，如图1中的Router A），远端位于公网侧（如图1中的Router B），而它希望与远端响应者直接建立一条IPSec隧道。为保证存在NAT设备的IPSec隧道能够正常建立，就需要配置IPSec的NAT穿越功能。

　　图1 IPSec的NAT穿越示意

　　因为AH协议会对整个封装后的IP报文（包括IP报头）进行认证保护，如果AH报文经过NAT网关，则报头部分的IP地址肯定会发生变化，这时传输到达IPSec隧道对端时，肯定不能通过AH认证，所以IPSec采用AH作为安全协议时是不支持NAT的。但是ESP协议与AH协议不同，它无论是对IP报文进行认证保护，还是进行加密保护都不会包括最外层IP报头，所以ESP报文经过NAT网关时IP报头部分发生IP地址改变不会导致在对端进行ESP认证、数据解密时失败，所以理论上来说采用ESP作为安全协议时是支持NAT的。

　　但是这里又涉及到一个非常现实的问题，无论是AH（IP协议号为51），还是ESP（IP协议号为50）协议其都是网络层的协议，它们发送的报文不会经过上面的传输层协议封装。因此当NAT网关背后存在多个ESP应用端时（即实现多对一的地址映射时），也无法只根据IP地址进行反向映射，必须依靠传输层的UDP或TCP端口号。此处通过借用UDP的方式，巧妙地实现了NAT地址复用。此时要使用UDP 500端口（IKE协商协议ISAKMP所使用端口）来插入一个新的UDP报头。

　　IPSec NAT穿越简单来说就是在原报文的IP报头和ESP报头间增加一个标准的UDP报头。这样，当ESP报文穿越NAT网关时，NAT对该报文的外层IP报头和增加的UDP报头同时进行地址和端口号转换（把私网IP地址、端口号都转换成公网）；转换后的报文到达IPSec隧道对端后，与普通IPSec报文处理方式相同。

　　在IPSec NAT穿越应用中，如果采用的是预共享密钥或数字证书认证方法，则要同时在部署了NAT网关设备的这端IKE对等体配置中采用名称类型标识ID（即配置local-id-type fqdn命令），在发起方的IKE对等体配置中采用IP地址方式标识对端ID。