プライベートIP ⇄ グローバルIP の可視化
家庭や会社の中で使うプライベートIPは、そのままではインターネットに出られません。ルーターが1つのグローバルIPに変換（NAT）して外と通信し、戻ってきた応答を元の端末に振り分けます。「進む」を押して、IPアドレスが書き換わる「動き」を追ってください。
いま何が起きているか
NAT変換テーブル（ルーターが記録）
| 内側（プライベート） | 外側（グローバル） | 宛先サーバー |
|---|
プライベートIPとグローバルIP
グローバルIPは、インターネット上で世界に1つだけの住所です。一方プライベートIPは、家庭や社内など閉じたネットワークの中だけで使う住所で、別の組織と重複しても構いません（あなたの家の 192.168.1.10 と、隣の家の 192.168.1.10 は別物です）。プライベートIPはインターネットにそのまま出られないため、ルーターでグローバルIPに変換して通信します。
プライベートIPの範囲（決まっている）
プライベートIPとして使ってよい範囲は、RFC1918で次のように決められています。
| 範囲 | クラス | アドレス数 |
|---|---|---|
| 10.0.0.0 〜 10.255.255.255（10.0.0.0/8） | クラスA | 約1,677万 |
| 172.16.0.0 〜 172.31.255.255（172.16.0.0/12） | クラスB | 約104万 |
| 192.168.0.0 〜 192.168.255.255（192.168.0.0/16） | クラスC | 約6.5万 |
家庭用ルーターでは 192.168.x.x がよく使われます。この範囲外のアドレス（例：8.8.8.8）はグローバルIPで、世界の誰かに割り当てられています。
NATとNAPT（IPマスカレード）
NAT（Network Address Translation）は、プライベートIPとグローバルIPを1対1で変換する仕組みです。ただしこれだと、グローバルIPの数だけしか同時に外と通信できません。そこで実際に広く使われるのがNAPT（ポート番号も使う変換。IPマスカレードとも呼ぶ）です。送信元のポート番号を端末ごとに変えることで、1つのグローバルIPを多数の端末で共有できます。上の可視化で、PC-AとPC-Bが同じ 203.0.113.5 を使いながら、ポート（60001 / 60002）で区別されているのがこれです。家庭のルーターはほぼNAPTで動いています。
なぜNATが必要になったか
IPv4のグローバルIPは約43億個しかなく、世界中の機器に配るには足りません（IPv4枯渇問題）。NAPTで「1つのグローバルIPを多数で共有」することで、限られたアドレスをやりくりしてきました。根本的な解決策としては、アドレス数が桁違いに多いIPv6への移行が進められています。
基本情報技術者試験ではこう出る
「プライベートIPアドレスの範囲はどれか」「プライベートIPをグローバルIPに変換する技術は（→NAT）」「1つのグローバルIPを複数端末で共有するためにポート番号も変換するのは（→NAPT／IPマスカレード）」が定番です。プライベートIPはインターネット上でルーティングされない点もよく問われます。サブネットの考え方は当サイトのCIDR計算機やサブネット分割の可視化も参考にしてください。
よくある質問
Q. 自分のプライベートIPとグローバルIPを知るには？
A. プライベートIPは、Windowsは ipconfig、Linux/macは ip a で確認できます。グローバルIP（ルーターが使っている外向きの住所）は「確認くん」などのサイトで分かります。両者が違うことを確かめてみてください。
Q. 外から家のPCに直接アクセスできないのはなぜ？
A. NAT変換テーブルは「内側から外へ出た通信」をきっかけに作られるため、外から突然来た通信は「どの端末宛か」が分からず届きません（結果的に簡易的なファイアウォールにもなります）。外から特定の端末に通したい場合は「ポートフォワーディング」の設定が必要です。