NAT hoạt động ở lớp 3 vì nó đang sửa đổi tiêu đề IP. Nếu bạn sử dụng PAT, bạn cũng có thể lập luận rằng nó cũng hoạt động ở lớp 4 vì MIGHT thay đổi cổng nguồn của gói trong trường hợp nó không phải là duy nhất.
Một số địa chỉ nội bộ có thể được NAT thành một hoặc một vài địa chỉ bên ngoài bằng cách sử dụng một tính năng gọi là Dịch địa chỉ cổng (PAT), còn được gọi là "quá tải", một tập hợp con của chức năng NAT.
PAT sử dụng số cổng nguồn duy nhất trên địa chỉ IP Toàn cầu bên trong để phân biệt giữa các bản dịch. Vì số cổng được mã hóa thành 16 bit, nên về mặt lý thuyết, tổng số có thể lên tới 65.536 trên mỗi địa chỉ IP.
PAT sẽ cố gắng duy trì cổng nguồn ban đầu, nếu cổng nguồn này đã được phân bổ thì PAT sẽ cố gắng tìm số cổng có sẵn đầu tiên bắt đầu từ đầu nhóm cổng thích hợp 0-5111, 512-1023 hoặc 1024-65535.
Nếu vẫn không có cổng khả dụng từ nhóm thích hợp và có nhiều hơn một địa chỉ IP được định cấu hình, PAT sẽ chuyển sang địa chỉ IP tiếp theo và cố gắng phân bổ lại cổng nguồn ban đầu. Điều này tiếp tục cho đến khi nó hết các cổng và địa chỉ IP có sẵn.
Vì vậy, cổng sẽ chỉ được sửa đổi trong trường hợp nó không phải là duy nhất.
Liên kết này với Cisco là một tổng quan khá tốt về NAT.