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匿名希望さん、こんにちは。

私は、AWSの中の人ではなく、
AWSの細かな話をするには相応しくないので、
一般的なNLB（Network Load Balancer、負荷分散装置）について
説明することにします。
AWSのNLBと違いがある場合はご容赦ください。

NLBを実装する方法は複数ありますが、
HTTP proxyの仕組みを用いて実装することが多いと思うので
ここではHTTP proxyで実装するケースで説明しましょう。

HTTP proxyの仕組みを用いたNLBは
下記のように動きます。
クライアント <-> proxy <-> サーバ
具体的には、
まず、クライアントはproxyとの間でTCPコネクションを張り
TCPコネクションのデータとしてHTTPメッセージを
proxyに対して送ります。
すると、proxyがHTTPメッセージを受け取り、
転送先のHTTPサーバに対してTCPコネクションを張り、
そこへHTTPメッセージを転送します。

そのとき、proxyは
HTTPメッセージのヘッダ部分にIPアドレスを表す情報を追加して転送し、
それが、サーバに伝わります。

この辺の詳しい仕組みを知りたければ
proxyの仕組みを解説したページを探すとよいでしょう。
その際、"X-Forwarded-For"というキーワードで検索すると、
IPアドレスの転送を説明したページがヒットすると思います。