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内网和外网之间的通信

更新时间:2016年03月29日17时17分 来源:乐鱼播客 浏览次数:

　　对于初学者而已，我们学习的网络编程(如TCP,UDP编程)，我们通常都是在局域网内进行通信测试，有时候我们或者会想，我们现在写的内网网络数据和外网的网络数据有什么不同，我们内网的数据是如何走出外网的呢?

　　再者，我们大多人都是使用宽带上网，结果发现，A 和 B 的局域网 IP 都是192.168.31.11,当他们都访问百度浏览网页时，百度服务器回复数据时，如何区分是给 A 还是给 B 呢?

　　

　　公有 IP 和私有 IP 的区别

　　首先，我们需要了解一下什么是公有 IP 和私有 IP ?

　　公有地址(Public address)：由 Inter NIC(Internet Network Information Center 因特网信息中心)负责。这些 IP 地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构，公有 IP 全球唯一，通过它直接访问因特网(直接能上网)。

　　私有地址(Private address)：属于非注册地址，专门为组织机构内部使用，说白了，私有 IP 不能直接上网。

　　而我们平时通过运营商(电信、移动、联通宽带等)上网，家里面通过路由器分出来的 IP 都是私有 IP(局域网 IP)，大家可能会疑问，我们可以上网�。趺椿崾撬接� IP 呢?租用(申请)公有 IP 是需要钱的。 运营商买了一些公有 IP，然后通过这些公有 IP 分出来，再分给一个一个的用户使用。这个过程有点类似于，我们去安装了宽度，通过路由器分出几个 IP，让好几个人都能上网，当然运营商通过公有 IP 分出来的过程肯定比这个复杂多了。所以，我们平时上网用的 IP 是私有 IP，真正拥有公有 IP 的是运营商(当然，我们可以租用一个公有 IP )。所以，A 家庭的局域网 IP 和 B 家庭的局域网 IP 相同很正常，但是，最终 A 和 B 能上网(数据走出去)还是通过运营商的公有 IP，毕竟，公有 IP 的资源有限，这一片区域的用户使用的很有可能(实际上就是这样的)是同一个公有 IP，这样的话，又回到前面的问题，假如 A 和 B 的局域网 IP 相同(192.168.31.11)，当他们同时访问百度服务器的时候，百度服务器如何区分哪个是 A，哪个是 B 呢?

　　

　　端口映射

　　接下来，给大家介绍一下什么是端口映射?

　　端口映射是 NAT 的一种，它将外网主机的 IP 地址的一个端口映射到内网中一台机器，提供相应的服务。当用户访问该 IP 的这个端口时，服务器自动将请求映射到对应局域网内部的机器上。

　　现在市场上的家庭路由器都具备 NAT 功能，也可以实现端口映射。下图为小米路由器的端口映射设置图：

　　

　　我们平时经过路由器，通过宽带，最终去到运营商那边，数据是从运营商出去，最终数据是回到运营商那边，运营商再把数据发送到用户的电脑。

　　路由器，至少有两个端口：WAN 口和 LAN 口。

　　WAN：接外部 IP 地址用，通常指的是出口，转发来自内部 LAN 接口的 IP 数据包，这个口的 IP 是唯一的。

　　LAN：接内部 IP 地址用，LAN 内部是交换机。

　　这里，我们简化这个过程，我们把运营商当做一个 NAT 设备。

　　

　　为了方便大家理解，我们把 IP 的转化方向反过来分析(准确来说，公网转局域网)。

　　A 电脑的 IP 是局域网 IP(192.168.31.11)，这个 IP(192.168.31.11)是从路由器的 lan口分配的。

　　当我们上百度的时候，经过路由器的 wan口，进行相应的IP、端口转化：192.168.31.11:80 -> 10.221.0.24:8080,所以，从 wan口出去的地址为：10.221.0.24:8080。

　　

　　最后，经过运营商，运营商那边会做相应的端口映射(而且是动态端口映射)，子网 IP(10.221.0.24:8080)转化为公网 IP(128.0.0.1:8888)，通过这个公网 IP 去访问百度服务器。

　　

　　同理，B 的过程也是一样。通过这样的层层端口映射，最终保证地址(IP + 端口)的唯一性。A 和 B 访问百度服务器，尽管它们的局域网 IP 是一样的，但是最终它们访问百度的地址(IP + 端口)是唯一的，所以，百度服务器回复时，原路返回时能够区分到底给谁回。

　　如何让外网能够访问自己写的网络程序(服务器)

　　首先，我们需要在运营商那边申请(租用)一个公有 IP (长城宽带一年需要 2000 元左右)，假如这个公有 IP 为：128.0.0.123。

　　假如，我们写的服务器如下：

　　

　　接着，找个 NAT 设备进行相应的端口映射，家庭路由器都有这个功能。这里以小米路由器为例：

　　

　　映射关系如下：

　　

　　最后，其他人写客户端程序时(电脑能上外网)，只要指定目的 IP 地址为 128.0.0.123，端口为 8888，通过这个地址，就能找到192.168.31.248：8080，因为这两者已经建立好映射，如上图，这样，我们的服务器就能收到数据。

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