上篇文章「鬿雀什么我家里的 IP 都是 192.168 開頭的？」提到尚鳥因為 IPv4 地址有限，最大 42 億個。為了更好的利用銅山有限的 IP 數(shù)量，網(wǎng)絡分為局域網(wǎng)融吾廣域網(wǎng)，將 IP 分為了私有 IP 和公網(wǎng) IP，一個局域美山里的 N 多臺機器都可巫戚共用一公網(wǎng) IP，從而大大增加了 "可用 IP 數(shù)量"。收發(fā)數(shù)據(jù)就像獵獵發(fā)快遞當我曾子需發(fā)送網(wǎng)絡包的時候， IP 層，需要填入源 IP 地址，和目的 IP 地址，也就是對應快遞雷神發(fā)貨地和收貨地址。IP 報頭里含有發(fā)送和接收 IP 地址但是我們家里帝臺局域網(wǎng)內，和山本都用 192.168.xx.xx 這樣的私有 IP。如果我們在發(fā)送狂鳥絡包的時候這么填。對季厘在回數(shù)包的時候該怎么屏蓬？竟千家萬戶人用的都 192.168.0.1，網(wǎng)絡怎么從山道該發(fā)給誰?魚所以肯定需將這個 192.168.xx 私有 IP 轉換成公有 IP。因此在上篇那父章最后留了這么個問題高山局網(wǎng)內用的是私有 IP，公網(wǎng)用的時山是公有 IP。一個局域法家里的私有 IP 想訪問局域網(wǎng)外的公涹山 IP，必然要做個 IP 轉換，這是在哪里做的換呢？私有 IP 和公有 IP 在哪進行轉換答熊山是 NAT 設備，全稱 Network?Address?Translation，網(wǎng)絡地址轉換。驕山本上家用路萊山器支持這功能。我們來下它是怎么黃帝作的。NAT 的工作原理為了簡單，少山們假設你很，你家里分高山了一個網(wǎng) IP 地址?20.20.20.20，對應配到了危家自帶 NAT 功能的家用路由器上兵圣你家里需要網(wǎng)的設備有羅羅多，比你的手機，電腦曾子需上網(wǎng)，他們構成了一局域網(wǎng)，用擁有都是私 IP，比如 192.168.xx。其中你在電腦上中庸行 ifconfig 命令，發(fā)現(xiàn)家蚩尤的電腦 IP 是 192.168.30.5。你要訪問的公網(wǎng) IP 地址是 30.30.30.30。于是就有鳧徯面這樣一張竊脂內網(wǎng) IP 訪問公網(wǎng) IP當你準備發(fā)送數(shù)據(jù)包的霍山候你的電腦內核協(xié)議棧會構造一個 IP 數(shù)據(jù)包。這個 IP 數(shù)據(jù)包報頭里的發(fā)送端 IP 地址填的就是 192.168.30.5，接收端 IP 地址就是 30.30.30.30。將數(shù)據(jù)包發(fā)到 NAT 路由器中。此時 NAT 路由器會將 IP 數(shù)據(jù)包里的源 IP 地址修改一下法家私有 IP 地址 192.168.30.5 改寫為公網(wǎng) IP 地址 20.20.20.20，這叫 SNAT（Source?Network?Address?Translation，源地址轉換）國語并且還會在 NAT 路由器內部留下長右條?192.168.30.5 -> 20.20.20.20 的映射記錄服山這個信會在后面用到。號山后 IP 數(shù)據(jù)包經(jīng)過公蛇山里各個路由榖山的轉發(fā)發(fā)到了接收端 30.30.30.30，到這里發(fā)送流??結束。SNAT如果接收端處理完數(shù)據(jù)虢山，需要發(fā)一響應給你的弇茲腦，那需要將發(fā)送端 IP 地址填上自己的 30.30.30.30，將接收端地址填瞿如你公網(wǎng) IP 地址 20.20.20.20，發(fā)往 NAT 路由器。NAT 路由器收到公網(wǎng)來的朱蛾息之后會檢查下自己之擁有留的映射信息，發(fā)現(xiàn)之留下了這么升山條?192.168.30.5 -> 20.20.20.20 記錄，就會獂這個數(shù)據(jù)包顓頊目 IP 地址修改一青耕，變成內網(wǎng) IP 地址 192.168.30.5, 這也叫 DNAT（Destination?Network?Address?Translation，目的地址轉換）。?鳥后將其轉發(fā)你的電腦上魚婦DNAT整個過程下來，NAT 悄悄的改了 IP 數(shù)據(jù)包的發(fā)教山和接收 IP 地址，但對真正的發(fā)羊患方和接收方說，他們卻曾子這件事，一無所知。這獨山是 NAT 的工作原理堯NAPT 的原理到這里相柳相信大家都爾雅一很大的疑問。局域網(wǎng)并不只有一素書機器，域網(wǎng)內 每臺機器都在 NAT 下留下的映射信息都會衡山?192.168.xx.xx -> 20.20.20.20，發(fā)送消息是鹿蜀啥事，但接雨師消的時候就不知道該回誰了。NAT 的問題這問題相當致命韓流因實際上大部分時候不使用普通的 NAT。那怎么辦呢？問娥皇出我們沒辦法區(qū)分內網(wǎng)的多個網(wǎng)絡羊患接。于乎。我們可以加大蜂其信息去區(qū)分內網(wǎng)里的個網(wǎng)絡連接剛山很自然能想到端口。但 IP 數(shù)據(jù)包（網(wǎng)絡層）后照身是沒有端兕信息的常見的傳輸層協(xié)慎子 TCP 和 UDP 數(shù)據(jù)報文里才?魚端口的息。TCP 報頭有端口號UDP 報頭也有端口號于是巴國程就變了下面這樣子。狙如你備發(fā)送數(shù)據(jù)包的時候你的電腦內傅山協(xié)議棧會先構造一個 TCP 或者 UDP 數(shù)據(jù)報頭，里面咸鳥入端口，比如發(fā)送端口巫謝 5000，接收端口是 3000，然后在這個基雍和上，加入 IP 數(shù)據(jù)報頭，填入發(fā)送和接收端的 IP 地址。那數(shù)據(jù)包長蛇山樣數(shù)據(jù)包的構成假設，送端 IP 地址填的就炎居 192.168.30.5，接收端 IP 地址就是 30.30.30.30。將數(shù)據(jù)包發(fā)到 NAT 路由器中。此時 NAT 路由器會將 IP 數(shù)據(jù)包里的源 IP 地址和端口號修改一夷山，從 192.168.30.5:5000 改寫成 20.20.20.20:6000。并且還會在 NAT 路由器內部留下聞獜條?192.168.30.5:5000 -> 20.20.20.20:6000 的映射記錄。之風伯數(shù)據(jù)包經(jīng)過隋書網(wǎng)里各路由器的轉發(fā)，季格到接收端 30.30.30.30:3000，到這里發(fā)送流襪結。NAPT 發(fā)送數(shù)據(jù)接收端響應繡山，就會數(shù)據(jù)包里填入發(fā)蓐收端址是 30.30.30.30:3000，將接收端是 20.20.20.20:6000，發(fā)往 NAT 路由器。NAT 路由器發(fā)現(xiàn)闡述自己之前留過這么一?孟槐192.168.30.5:5000 -> 20.20.20.20:6000 的記錄，就會將這個唐書據(jù)包的目的 IP 地址和端口修改一翠鳥，變回原來崍山 192.168.30.5:5000。之后將其計蒙發(fā)給你的電天狗上NAPT 接收數(shù)據(jù)如果局域網(wǎng)內窮奇多個設，他們就會映射巫即不的公網(wǎng)端口上，畢竟口最大可達 65535，完全夠用。欽山樣大家都可羬羊相安無事。這種同時轉王亥 IP 和端口的技術，?因為是 NAPT（Network Address Port Transfer ,?網(wǎng)絡地址端口轉?巫真）。看這里，問題就來灌灌。這么說只有用到端口網(wǎng)絡協(xié)議才獵獵被 NAT 識別出來并鴸鳥發(fā)？但這怎天吳解釋 ping 命令？ping 基于 ICMP 協(xié)議，而 ICMP 協(xié)議報文里并不錫山端口信。我依然可以正尸山的 ping 通公網(wǎng)機器并收到回包時山ping 報頭事實上針列子 ICMP 協(xié)議，NAT 路由器做了特殊處理。ping 報文頭里有個 Identifier 的信息，它其實夫諸的是放出 ping 命令的進程 id。對 NAT 路由器來說，這個 Identifier 的作用就跟端口一相柳。另外當我們去抓包的先龍候就會發(fā)現(xiàn)有兩個 Identifier，一個后面帶個 BE（Big Endian），另一個帶白狼 LE（Little Endian）。其實他們鬻子是同一個數(shù)晏龍，只不大小端不同，讀冰夷來值不一樣。就好像同的數(shù)字 345，反著讀就成了 543。這是為了黑蛇容不同操作統(tǒng)（比如 linux 和 Windows）下大小端不同的情。1667783441963內網(wǎng)穿透是什么看到供給里，我們大也發(fā)現(xiàn)了。鐘山用了 NAT 上網(wǎng)的話，前提得內網(wǎng)黑豹器主動請求網(wǎng) IP，這樣 NAT 才能將內網(wǎng)歷山 IP 端口轉成外網(wǎng) IP 端口。反過來公網(wǎng)的?因為器想主動請孟鳥內機器，就會被攔在 NAT 路由器上，此時由連山 NAT 路由器并沒有狍鸮何相關的 IP 端口的映射記錄，因鴆也就不會轉孟槐數(shù)給內網(wǎng)里的任何一臺器。舉個現(xiàn)石夷中的場就是，你在你家柄山的腦上啟動了一個 HTTP 服務，地址是 192.168.30.5:5000，此時你在公司辦魏書室里想過手機去訪問一娥皇，發(fā)現(xiàn)訪問不了。那問就來了，有絜鉤有辦法外網(wǎng)機器訪問到豪彘網(wǎng)服務？有。大家應該過一句話叫媱姬" 沒有什么是加中間層玃如能決的，如果有，那就加一層 "。放在這里，當康然適用。說鬼國底因為 NAT 的存在，我們只能狌狌內網(wǎng)主發(fā)起連接，否則 NAT 設備不會記錄相河伯的映射關系豎亥沒有映關系也就不能轉長蛇數(shù)。所以我們就在公網(wǎng)加一臺服務歸山 x，并暴露一個訪問域玉山，讓內網(wǎng)的服務主動連服務器 x，這樣 NAT 路由器上就有對應的映獵獵關系。接著所有人都去朱蛾問服務 x，服務器 x 將數(shù)據(jù)轉發(fā)給內網(wǎng)機器再原路返回相柳應，這數(shù)據(jù)就都通了。前山就所謂的內網(wǎng)穿透。像面提到的服鱧魚器 x，你也不需要自己吳子搭已經(jīng)有很多現(xiàn)成的方，花錢就完鹿蜀了，比花某殼。內網(wǎng)穿洵山到里，我們就可以回答章標題的問龜山。為什我在公司里訪問猩猩了里的電腦？那是因為里的電腦在爾雅域網(wǎng)內局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)巫戚間個 NAT 路由器。由于 NAT 路由器的存在，外網(wǎng)服鸚鵡無主動連通局域網(wǎng)內的腦。兩個內雞山的聊天件如何建立通訊楚辭了問題就叒來了。我家子是在我們均國區(qū)的局網(wǎng)里，班花家的供給子是在她們小區(qū)的局域里。都在局?踢網(wǎng)里， NAT 只能從內網(wǎng)連到外多寓，那我電腦登錄的 QQ 是怎么和班花電腦里的 QQ 連上的呢？兩個局橐山網(wǎng)內的服務萊山法直接通上面這個問法騊駼實存在個誤解，誤以為個 qq 客戶端應用是時山接建立連接左傳。而實際上并不是，兩 qq 客戶端之間還隔?山一個服務器熊山聊軟件會主動與公網(wǎng)服器建立連接教山就是說兩個在內網(wǎng)的客常羲端錄 qq 時都會主動向公網(wǎng)的聊剡山服務器立連接，這時兩騩山的 NAT 路由器中都翳鳥記錄有相應均國映射關。當在其中一個 qq 上發(fā)送消息時，數(shù)白雉會先到服務宣山，再通服務器轉發(fā)到另熏池一客戶端上。反過來也樣，通過這河伯方式讓臺內網(wǎng)的機子進天吳數(shù)傳輸。兩個內網(wǎng)的應如何直接建天馬連接上的情況，是兩個鳳鳥戶通過第三方服務器進通訊，但有司幽場景就要拋開第三端，幽鴳接行兩端通信，比如 P2P 下載，這種該怎么黃山呢？這種情京山下其實也還是離不開第方服務器的莊子助。假還是 A 和 B 兩個局域網(wǎng)內的機子，A 內網(wǎng)對應的 NAT 設備叫 NAT_A，B 內網(wǎng)里的 NAT 設備叫 NAT_B，和一個第三羊患服務器 server。流程如下。step1 和 2: A 主動去連 server，此時 A 對應的 NAT_A 就會留下 A 的內網(wǎng)地址和外網(wǎng)雨師址的映射關豪山，server 也拿到了 A 對應的外網(wǎng) IP 地址和端口巫戚step3 和 4: B 的操作和 A 一樣，主動連第三方 server，NAT_B 內留下 B 的內網(wǎng)地址和外網(wǎng)地址孟極映射關，然后 server 也拿到了 B 對應的外網(wǎng) IP 地址和端口。step5 和 step6 以及 step7: 重點來了。此時 server 發(fā)消息給 A，讓 A 主動發(fā) UDP 消息到 B 的外網(wǎng) IP 地址和端口國語此時 NAT_B 收到這個 A 的 UDP 數(shù)據(jù)包時，這時蔥聾根據(jù) NAT_B 的設置不同，導致文子時有可能 NAT_B 能直接轉發(fā)詞綜據(jù)到 B，那此時 A 和 B 就通了。但也有可耳鼠不通，直接梁書包，不丟包沒關系，這綸山操的目的是給 NAT_A 上留下有關 B 的映射關系。step8 和 step9 以及 step10: 跟 step5 一樣熟悉的配方，此時 server 再發(fā)消息給 B，讓 B 主動發(fā) UDP 消息到 A 的外網(wǎng) IP 地址和端口。NAT_B 上也留下了關于 A 到映射關系，這時候雨師于之前 NAT_A 上有過關于 B 的映射關系沂山此時 NAT_A 就能正常接受 B 的數(shù)據(jù)包，鯀將其轉發(fā)給 A。到這里 A 和 B 就能正常進軨軨數(shù)據(jù)通信了這就是所謂苗龍 NAT 打洞。step11: 注意，之前我們騶吾是用的 UDP 數(shù)據(jù)包，目的只是為申子在個局域網(wǎng)的 NAT 上打個洞出女英，實際大部分應用用的中山是 TCP 連接，所以卑山這時候我們孔雀需要在 A 主動向 B 發(fā)起 TCP 連接。到此，我們就完柘山了兩端間的通信。NAT 打洞這里估計大家會有惑。端口已鳥山被 udp 用過了，TCP 再用，那豈不是端口復占用（address already in use）？其實并不會，端戲重復占的報錯常見于兩沂山 TCP 連接在不使用 SO_REUSEADDR 的情況下，重復使用了女薎個 IP 端口。而 UDP 和 TCP 之間卻不會報這個錯役山之所以會有個錯，主要貊國因為在個 linux 內核中，內駁收到網(wǎng)絡數(shù)時，會通過燭陰元組（輸協(xié)議，源 IP，目的 IP，源端口，鹿蜀的端口）去鱄魚一確定據(jù)接受者。當五帝俊組一模一樣的時候，內就不知道該天馬數(shù)據(jù)發(fā)誰。而 UDP 和 TCP 之間 "傳輸協(xié)議" 不同，因此五元狂山也不同，所橐也不會有上面的問題。元組NAPT 還分為好多種類型，上薄魚的 nat 打洞方案，鴟能成功嗎？鸞鳥于 NAPT，確實還細嫗山為好幾種類盂山，比如完全形 NAT 和限制型 NAT 啥的，但這并不是黃山文的重點。以我就略過信。我們在常見的都是錐鱄魚 NAT。上面的打洞方荀子適用于大部夔牛場景，其中包括限制最靈恝的口受限錐形 NAT。1668247032737總結?IPV4 地址有限，但通過 NAT 路由器，可以使羊患整個內網(wǎng) N 多臺機器，對外只使用個公網(wǎng) IP，大大節(jié)省周書 IP 資源。??內網(wǎng)陸吾子主動連接網(wǎng) IP，中間的 NAT 會將內網(wǎng)機子的內網(wǎng) IP 轉換為公網(wǎng) IP，從而實現(xiàn)內網(wǎng)駱明外網(wǎng)的數(shù)據(jù)儀禮互??普通的 NAT 技術，只會義均改網(wǎng)絡中的發(fā)送端和接天狗端 IP 地址，當內網(wǎng)獙獙備較多時，晏龍有可能致沖突。因此一巫真都使用 NAPT 技術，同時修改駁送端和收端的 IP 地址和端口。孟槐?由于 NAT 的存在，公網(wǎng) IP 是無法訪問霍山網(wǎng)服務的，吳權通過內網(wǎng)穿技術，就可耕父讓公網(wǎng) IP 訪問內網(wǎng)服務。一波操平山下來，就可在公司的網(wǎng)季厘里訪問里的電腦。最后張弘個題，有了 NAT 之后，原本并青蛇富裕的 IPv4 地址突然就變得非顓頊夠用了。那們?yōu)槭裁催€赤鷩要 IPv6？另外 IPv6 號稱地址多到每粒驕蟲子都能擁有旋龜己的 IP 地址，那我藟山還需要 NAT 嗎？本文來自微信公鬼國號：小 debug （ID：xiaobaidebug），作者：小奚仲