¿Un NAT proporciona las mismas direcciones IP públicas a otros dispositivos (que tienen direcciones IP privadas) conectados al enrutador?

Creo que las otras respuestas son geniales si solo considera los enrutadores utilizados para conectar una sola red doméstica o de oficina a un ISP. Hay otros usos también. He visto que NAT se ha utilizado para traducir de una dirección privada a otra. Si usa DIP, puede tener un grupo de direcciones para usar para NAT. También hay casos en los que solo desea aplicar NAT en una lista de direcciones de origen y dejar que otras pasen sin traducción. También podría tener diferentes direcciones públicas que se utilizan para diferentes cosas, y cada una con sus propias reglas NAT (podrían ser técnicas como MIP, VIP, PAT).

Solo para aclarar que hay otros escenarios que simples muchos privados a un público.

Por supuesto que sí, pero en el mismo enrutador

La mayoría de las veces la dirección IP pública es utilizada por ISP y grandes organizaciones. Si está en la red, tendrá una dirección IP pública, aunque provenga de un sistema diferente, pero aún conecte el mismo enrutador. Aquí existe NAT debido a IPV4, una vez que IPV6 se implementa en la red, que es más espacio de direcciones que IPV4, esto podría llevar a la terminación de NAT

Sí, todos los dispositivos en el interior de un enrutador NAT obtienen la misma IP pública.

Ese es el propósito de NAT.

Su ISP puede incluso hacer CGNAT, por lo que muchos clientes comparten la misma IP pública.

No, cuando realiza un seguimiento en la máquina de destino, siempre verá la dirección IP pública de la fuente, ya que la IP privada no se puede enrutar a través de Internet.