1、引言

搞網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用開發(fā)的程序員，可能會經(jīng)常聽到外網(wǎng)IP(即互聯(lián)網(wǎng)IP地址)和內(nèi)網(wǎng)IP(即局域網(wǎng)IP地址)，但他們的區(qū)別是什么?又有什么關(guān)系呢?另外，內(nèi)行都知道，提到外網(wǎng)IP和內(nèi)網(wǎng)IP就不得不提NAT路由轉(zhuǎn)換這種東西，那這雙是什么鬼?本文就來簡單講講這些到底都是怎么回事。

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2、每臺電腦都必須要一個公網(wǎng)IP嗎?

答案：不是。

我們都知道，IPv4中的IP地址的數(shù)量是有限的(所以現(xiàn)在都在搞IPv6嘛)，每次把一部分地址分配出去，那么就意味著能夠用來分配的IP地址就更少了，而且隨著現(xiàn)在手機，電腦等的快速發(fā)展，如果每個手機或者電腦都要求一個IP地址，那么顯然IP地址是不夠用的。

為了解決這個問題，我們可以采取這樣的策略：例如對于一個公司來說，每個公司都會有一個屬于自己公司的內(nèi)網(wǎng)(也可以稱之為局域網(wǎng))。

內(nèi)網(wǎng)(學(xué)名應(yīng)叫局域網(wǎng)(Local Area Network，LAN))是在一個局部的地理范圍內(nèi)，一般可以是是幾米內(nèi)(比如家庭內(nèi)網(wǎng))，也可以是方圓幾千米以內(nèi)(比如一個大學(xué)內(nèi)網(wǎng))，將各種計算機、外部設(shè)備和數(shù)據(jù)庫等互相聯(lián)接起來組成的計算機通信網(wǎng)。

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內(nèi)網(wǎng)主要作用有：

• 1)共享傳輸信道：簡單地理解就是不需要每臺電腦一個外網(wǎng)IP地址;
• 2)傳輸速率高：內(nèi)網(wǎng)之間的電腦因為沒有外網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲的復(fù)雜性，所以互相通信的網(wǎng)絡(luò)可以很快，比如從一個臺電腦向另一臺電腦復(fù)制一個幾G的文件可能只需要數(shù)十秒時間。
• 3)誤碼率低：因為通信距離很近，所以誤碼率很低，換句話說就是網(wǎng)絡(luò)很穩(wěn)定(老一點的程序員都知道，讀大學(xué)的時候同一個宿舍內(nèi)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)玩C/S游戲，幾乎不會遇到斷網(wǎng)或卡頓的事情，除非有人下毛片或者把網(wǎng)絡(luò)給拔了，哈哈)。

3、公司的內(nèi)網(wǎng)是如何實現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)IP地址分配和管理的?

假如我們給這個公司A分配了一個IP=192.168.1.1。我們把這個IP作為這個公司內(nèi)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)吧。

在公司A的內(nèi)網(wǎng)里面有3臺電腦，如果這三臺電腦要上網(wǎng)的話，我們需要給他分配一個IP，那么就像上一節(jié)提到的：我們一定需要去申請3個IP地址來使用嗎?

答否。我們不一定需要去申請3個IP的，在我們這個內(nèi)網(wǎng)里，我們可以指定自己的規(guī)則，例如，我們可以給這三臺電腦隨便分配三個IP(請注意，這三個IP不是去申請的，而且我自己隨意給它分配的)。分別分配電腦A = 192.168.1.2 電腦B = 192.168.1.3 電腦C = 192.168.1.4。

而這個規(guī)則可以由我們的內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)來管理，就像下面這樣：

4、NAT技術(shù)：實現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)電腦訪問外網(wǎng)的能力

假如電腦A想要訪問百度，百度的IP我們假設(shè)為：172.168.30.3：

我們都知道，電腦A的IP是我們虛構(gòu)的，實際上可能并不存在這樣一個IP，如果用電腦A的IP去訪問百度，那肯定行不通。

我們也知道，由于百度和電腦A不在一個局域網(wǎng)內(nèi)，所以A要訪問百度，那么必須得經(jīng)過網(wǎng)關(guān)。而網(wǎng)關(guān)的這個IP地址，是真實存在的，是可以訪問百度的。

為了讓 A 可以訪問百度，那么我們可以采取這樣的方法：讓網(wǎng)關(guān)去幫助 A 訪問，然后百度把結(jié)果傳遞給網(wǎng)關(guān)，而網(wǎng)關(guān)再把結(jié)果傳遞給 A，這樣不就可以解決了?

不過電腦A、B、C都可能拜托網(wǎng)關(guān)去幫忙訪問百度，而百度返回的結(jié)果 的目的IP都是網(wǎng)關(guān)的IP=192.168.1.1。那么網(wǎng)關(guān)該如何進行區(qū)分這結(jié)果是A的、B的還是C的呢?

我們?nèi)ピL問百度的時候，不是需要指定一個端口嗎?只要我們把 A的IP + 端口 映射成 網(wǎng)關(guān)的IP+端口，不就可以唯一確定身份了?

例如A用端口60去訪問百度，網(wǎng)關(guān)把 A的IP+端口60 映射成 網(wǎng)關(guān)的IP+端口80 不就可以了?

百度把結(jié)果返回給網(wǎng)關(guān)的80端口之后，網(wǎng)關(guān)再通過映射表，就可以把結(jié)果返回給 A的60端口 了。

如果B也是用60端口去訪問百度的話，也是一樣，可以把它映射到90端口。

這種方法地址的映射轉(zhuǎn)換，我們也稱之為網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換，英文為 Network Address Translation，簡稱NAT。

而像A、B、C這樣的IP地址我們也稱之為內(nèi)網(wǎng)IP，即內(nèi)網(wǎng)IP;而像網(wǎng)關(guān)，百度這樣的IP我們稱之為外網(wǎng)IP(即互聯(lián)網(wǎng)公網(wǎng)IP)。

所以，一個典型的內(nèi)網(wǎng)訪問公網(wǎng)的原理，就像下圖這樣就可以實現(xiàn)了：

現(xiàn)在知道外網(wǎng)IP和內(nèi)網(wǎng)IP了吧?

5、本文小結(jié)

為了解決IP地址短缺，技術(shù)專家們發(fā)明了內(nèi)網(wǎng)技術(shù)，而內(nèi)網(wǎng)技術(shù)的理論支撐就是NAT技術(shù)，所以搞網(wǎng)絡(luò)通信的程序員非常有必要對NAT技術(shù)有一個深入的理解。