什么是公网IP、内网IP和NAT转换？

一、引言

搞网络通讯应用开发的程序员，可能会常常听到外网IP(即互联网IP地址)和内网IP(即局域网IP地址)，但他们的区别是什么?又有什么关系呢?另外，内行都知道，提到外网IP和内网IP就不得不提NAT路由转换这种东西，那这双是什么鬼?本文就来简单讲讲这些到底都是怎么回事。

二、每台电脑都必需要一个公网IP吗?

答案：不是。

咱们都知道，IPv4中的IP地址的数量是有限的(因此如今都在搞IPv6嘛)，每次把一部分地址分配出去，那么就意味着可以用来分配的IP地址就更少了，并且随着如今手机，电脑等的快速发展，若是每一个手机或者电脑都要求一个IP地址，那么显然IP地址是不够用的。

为了解决这个问题，咱们能够采起这样的策略：例如对于一个公司来讲，每一个公司都会有一个属于本身公司的内网(也能够称之为局域网)。

内网(学名应叫局域网(Local Area Network，LAN))是在一个局部的地理范围内，通常能够是是几米内(好比家庭内网)，也能够是方圆几公里之内(好比一个大学内网)，将各类计算机、外部设备和数据库等互相联接起来组成的计算机通讯网。

内网主要做用有：

1)共享传输信道：简单地理解就是不须要每台电脑一个外网IP地址; 2)传输速率高：内网之间的电脑由于没有外网网络拓扑的复杂性，因此互相通讯的网络能够很快，好比从一个台电脑向另外一台电脑复制一个几G的文件可能只须要数十秒时间。 3)误码率低：由于通讯距离很近，因此误码率很低，换句话说就是网络很稳定(老一点的程序员都知道，读大学的时候同一个宿舍内网联网玩C/S游戏，几乎不会遇到断网或卡顿的事情，除非有人下毛片或者把网络给拔了，哈哈)。

三、公司的内网是如何实现内网IP地址分配和管理的?

假如咱们给这个公司A分配了一个IP=192.168.1.1。咱们把这个IP做为这个公司内网的网关吧。

在公司A的内网里面有3台电脑，若是这三台电脑要上网的话，咱们须要给他分配一个IP，那么就像上一节提到的：咱们必定须要去申请3个IP地址来使用吗?

答否。咱们不必定须要去申请3个IP的，在咱们这个内网里，咱们能够指定本身的规则，例如，咱们能够给这三台电脑随便分配三个IP(请注意，这三个IP不是去申请的，并且我本身随意给它分配的)。分别分配电脑A = 192.168.1.2 电脑B = 192.168.1.3 电脑C = 192.168.1.4。

而这个规则能够由咱们的内网网关来管理，就像下面这样：

四、NAT技术：实现内网电脑访问外网的能力

假如电脑A想要访问百度，百度的IP咱们假设为：172.168.30.3：

咱们都知道，电脑A的IP是咱们虚构的，实际上可能并不存在这样一个IP，若是用电脑A的IP去访问百度，那确定行不通。

咱们也知道，因为百度和电脑A不在一个局域网内，因此A要访问百度，那么必须得通过网关。而网关的这个IP地址，是真实存在的，是能够访问百度的。

为了让 A 能够访问百度，那么咱们能够采起这样的方法：让网关去帮助 A 访问，而后百度把结果传递给网关，而网关再把结果传递给 A，这样不就能够解决了?

不过电脑A、B、C均可能拜托网关去帮忙访问百度，而百度返回的结果 的目的IP都是网关的IP=192.168.1.1。那么网关该如何进行区分这结果是A的、B的仍是C的呢?

咱们去访问百度的时候，不是须要指定一个端口吗?只要咱们把 A的IP + 端口 映射成 网关的IP+端口，不就能够惟一肯定身份了?

例如A用端口60去访问百度，网关把 A的IP+端口60 映射成 网关的IP+端口80 不就能够了?

百度把结果返回给网关的80端口以后，网关再经过映射表，就能够把结果返回给 A的60端口了。

若是B也是用60端口去访问百度的话，也是同样，能够把它映射到90端口。

这种方法地址的映射转换，咱们也称之为网络地址转换，英文为 Network Address Translation，简称NAT。

而像A、B、C这样的IP地址咱们也称之为内网IP，即内网IP;而像网关，百度这样的IP咱们称之为外网IP(即互联网公网IP)。

因此，一个典型的内网访问公网的原理，就像下图这样就能够实现了：

如今知道外网IP和内网IP了吧?

五、本文小结

为了解决IP地址短缺，技术专家们发明了内网技术，而内网技术的理论支撑就是NAT技术，因此搞网络通讯的程序员很是有必要对NAT技术有一个深刻的理解。

参考文章：

network.51cto.com/art/201809/… network.51cto.com/art/201901/…