É possível hospedar um servidor atrás do NAT conforme você descreve.
Veja esta página de ajuda do Ubuntu em ServersBehindNAT para informações básicas.
Mais algumas referências,
- Hospedando o servidor Apache atrás de um NAT
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Configurando um servidor atrás de um NAT
isso usa um roteador da série NAT Buffalo AirStation e exemplos de roteadores Linksys - Método Compartilhamento de conexão com a Internet do Windows XP . se você tiver uma máquina Windows fazendo NAT
- [Se você estiver usando o XP, você também pode usar o IIS 6 5 (1 suporte de host virtual) por indo ao Painel de controle > Adicionar e Remover Programas > Adicionar componente do Windows > Serviços de Informações da Internet.
Isso pressupõe que você saiba como hospedar um servidor da Web e precisar de ideias sobre o NAT.