O NAT às vezes é confundido com servidores proxy, mas há diferenças entre eles. O NAT é invisível para os computadores de origem e de destino. Nenhum dos dois percebe que está lidando com um terceiro dispositivo. Mas o servidor proxy não é transparente. O computador de origem sabe que está fazendo um pedido para o servidor proxy e deve ser configurado para fazê-lo. O computador de destino pensa que o servidor proxy é o computador de origem, e conversa com ele diretamente. Além disso, os servidores proxy geralmente trabalham na camada 4 (transporte) do Modelo de Referência OSI (em inglês) ou acima dela, enquanto o NAT é um protocolo de camada 3 (rede). Trabalhar na camada mais alta faz os servidores proxy serem mais lentos do que dispositivos NAT, na maioria dos casos.
fonte: http://tecnologia.hsw.uol.com.br/nat-traducao-de-enderecos-de-rede3.htm