网络基础 - NAT 篇

news2024/11/19 21:35:53

一、全局 IP 地址(公网 IP 地址)和私有 IP 地址

RFC 1918 规定了用于组建局域网的私有 IP 地址：

10.0.0.0 ~ 10.255.255.255
172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

包含在以上范围内的 IP 地址都属于私有 IP 地址，而在此之外的 IP 地址称为全局 IP 地址

全局 IP 地址要在整个互联网范围内保持唯一，但私有 IP 地址不需要，只要在同一个域里保证唯一即可，在不同的域里即便出现相同的私有 IP 地址也不会影响使用

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一个路由器可以配置两个 IP 地址，一个是 WAN 口 IP，一个是 LAN 口 IP(子网 IP)
路由器 LAN 口连接的，都从属于当前这个路由器的子网中
子网内的 IP 地址不能重复，但是子网间的 IP 地址无所谓重复与否
每一个家用路由器，其实又作为运营商路由器的子网中的一个节点，这样的运营商路由器可能会有很多级，而最外层的运营商路由器的 WAN 口 IP 是一个公网 IP
子网内的主机需要和外网进行通信时，路由器将 IP 首部中的 IP 地址替换成 WAN 口 IP，这样逐级替换，最终将数据包中的 IP 地址替换成一个公网 IP，这种技术称为 NAT
如果我们希望自己实现的服务器程序能够在互联网上被访问到，就需要把程序部署在一台具有公网 IP 的服务器上，这样的服务器可以在阿里云、腾讯云等上进行购买

二、NAT(Network Address Translator)

NAT 是用于在本地网络中使用私有 IP 地址，在连接互联网时转而使用全局 IP 地址，也就是一种将私有 IP 和全局 IP 相互转换的技术方法
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反之，当包从源地址 163.221.120.9 发过来时，目标地址 202.244.174.37 先被转换成私有 IP 地址 10.0.0.10 以后再被转发，在 NA[P]T 路由器的内部，有一张自动生成的用来转换地址的表，当 10.0.0.10 向 163.221.120.9 发送第一个包时生成对应表项，并按照表中的映射关系进行处理

三、NAPT(Network Address Ports Translator)

如果一个局域网内，有多台主机都访问同一个公网服务器，那么对于服务器返回的数据中，目标 IP 地址都是相同的，NAT 路由器该如何判定将这个数据包转发给局域网内的哪台主机？除转换 IP 地址外，还出现了可以转换 TCP、UDP 端口号的 NAPT 技术
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这种关联关系也是由 NAPT 路由器自动维护的，例如，在 TCP 的情况下，建立 TCP 连接首次握手时的 SYN 包一经发出，就会生成对应表项，而后又随着收到关闭连接时发出 FIN 包的确认应答从表中被删除