Salah satu contoh proxy yang bekerja pada layer jaringan adalah aplikasi firewall yang menjalankan Network Address Translation (NAT). NAT selalu digunakan pada router atau gateway yang menjalankan aplikasi firewall. NAT digunakan untuk mengubah alamat IP paket TCP/IP, biasanya dari alamat IP jaringan lokal ke alamat IP publik, yang dapat dikenali di internet.

Pada suatu jaringan lokal (local Area Network), setiap komputer didalamnya menggunakan alamat IP lokal, yaitu alamat IP yang sudah disediakan untuk keperluan jaringan lokal, dan tidak akan dikenali atau diterima oleh router-router di Internet. Ketika komputer-komputer pada jaringan lokal tersebut memerlukan untuk mengakses layanan di internet, paket-paket IP yang berasal dari jaringan lokal harus diganti alamat sumbernya dengan satu alamat IP publik yang bisa diterima di internet. Disinilah proses NAT dilakukan oleh aplikasi firewall di Gateway, sehingga suatu server di internet yang menerima permintaan dari jaringan lokal akan mengenali paket datang menggunakan alamat IP gateway, yang biasanya mempunyai satu atau lebih alamat IP publik.

Pada proses NAT ini, aplikasi firewall di gateway menyimpan satu daftar atau tabel translasi alamat berikut catatan sesi koneksi TCP/IP dari komputer-komputer lokal yang menggunakannya, sehingga proses pembaliknya bisa dilakukan, yaitu ketika paket jawaban dari internet datang, gateway dapat mengetahui tujuan sebenarnya dari paket ini, melakukan proses pembaliknya (de-NAT) dan kemudian menyampaikan paket tersebut ke komputer lokal tujuan yang sebenarnya.