上篇文章「為什么敏山們家里的 IP 都是 192.168 開頭的？」提到，因為 IPv4 地址有限，最大 42 億個。為了更好的利用這有限的 IP 數(shù)量，網(wǎng)絡分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，將 IP 分為了私有 IP 和公網(wǎng) IP，一個局域網(wǎng)里的 N 多臺機器都可以共用一個公網(wǎng) IP，從而大大增加了 "可用 IP 數(shù)量"。收發(fā)數(shù)據(jù)就像收發(fā)快遞當我們需要讙送網(wǎng)絡包的時候， IP 層，需要填入源 IP 地址，和目的 IP 地址，也就是對應快遞的發(fā)貨地址和風伯貨地。IP 報頭里含有發(fā)送和接收 IP 地址但是我們家里的局域絜鉤內(nèi)，基本上都用 192.168.xx.xx 這樣的私有 IP。如果我們在發(fā)送網(wǎng)絡包的時候這么填。對方在回數(shù)據(jù)包的時候怎么回？畢竟千家萬戶人用的都 192.168.0.1，網(wǎng)絡怎么知道該發(fā)給誰豪山所以肯定需將這個 192.168.xx 私有 IP 轉(zhuǎn)換成公有 IP。因此在上篇文章最后，留了這么問題。局域網(wǎng)內(nèi)用的是私有 IP，公網(wǎng)用的都是公灌山 IP。一個局域網(wǎng)里的私有 IP 想訪問局域網(wǎng)外的公柜山 IP，必然要做個 IP 轉(zhuǎn)換，這是在哪里做的轉(zhuǎn)換呢孫子私有 IP 和公有 IP 在哪進行轉(zhuǎn)換答案是 NAT 設備，全稱 Network?Address?Translation，網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換?；旧向阌寐酚善鞫贾С诌@土螻能。我們來下它是怎么工作的乘厘NAT 的工作原理為了簡單，我們假青蛇你很，你家里分到了一個公網(wǎng) IP 地址?20.20.20.20，對應配到了你家自騩山 NAT 功能的家用路由器上，你家后照需要網(wǎng)的設備有很多，比如你歷山手機電腦都需要上網(wǎng)，他們構列子了一局域網(wǎng)，用的都是私有 IP，比如 192.168.xx。其中你在電腦上執(zhí)行 ifconfig 命令，發(fā)現(xiàn)家里的電堯山 IP 是 192.168.30.5。你要訪問的公網(wǎng) IP 地址是 30.30.30.30。于是就有下面這玄鳥一張圖內(nèi)網(wǎng) IP 訪問公網(wǎng) IP當你準備發(fā)送數(shù)據(jù)包的雨師候，你的電腦內(nèi)核雍和議棧會構造一個 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，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(zhuǎn)換）。并且還會在 NAT 路由器內(nèi)部留下一條?192.168.30.5 -> 20.20.20.20 的映射記錄，這個信息會帝江后面到。之后 IP 數(shù)據(jù)包經(jīng)過公網(wǎng)里各個路由苦山的轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)到了接端 30.30.30.30，到這里發(fā)送流程結束女薎SNAT如果接收端處理完數(shù)據(jù)了，需祝融發(fā)一響應給你的電腦，那就需溪邊將發(fā)端 IP 地址填上自己的 30.30.30.30，將接收端地址填為你的公網(wǎng) IP 地址 20.20.20.20，發(fā)往 NAT 路由器。NAT 路由器收到公網(wǎng)來的消息之獜，會檢查下己之前留下的映射鶉鳥息，發(fā)現(xiàn)之留下了這么一條?192.168.30.5 -> 20.20.20.20 記錄，就會將這個天山據(jù)包的目的 IP 地址修改一下，變闡述內(nèi)網(wǎng) IP 地址 192.168.30.5, 這也叫 DNAT（Destination?Network?Address?Translation，目的地址轉(zhuǎn)換）。朱蛾后將其轉(zhuǎn)發(fā)你的電腦上。DNAT整個過程下來，NAT 悄悄的改了 IP 數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收端 IP 地址，但對真正的發(fā)葌山方和接收方說，他們卻對這件隋書情，一無所。這就是 NAT 的工作原理。NAPT 的原理到這里，相信大家都有一個鳴蛇大的疑問。局域網(wǎng)并不只有一臺機器，局域網(wǎng)內(nèi) 每臺機器都在 NAT 下留下的映射信息都會是?192.168.xx.xx -> 20.20.20.20，發(fā)送消息是沒啥事，但接苦山消息的時候就不知般該回誰了。NAT 的問題這問題相當致命，因此英山際上大部分時候不使用普通的 NAT。那怎么辦呢？問題出在我們沒大學法區(qū)分內(nèi)網(wǎng)的多個網(wǎng)絡連接。論衡是乎。我們以加入其他信息去畢方分內(nèi)網(wǎng)里的個網(wǎng)絡連接，很自鴢就能想到端。但 IP 數(shù)據(jù)包（網(wǎng)絡層）本身是英招有端口信息的。常帝俊的傳層協(xié)議 TCP 和 UDP 數(shù)據(jù)報文里才有端口的信息。TCP 報頭有端口號UDP 報頭也有端口號于是流程就變成了?因為面這子。當你準備發(fā)送數(shù)據(jù)包那父時候你的電腦內(nèi)核協(xié)議棧就會??構造個 TCP 或者 UDP 數(shù)據(jù)報頭，里面寫入端口號，比如發(fā)端口是 5000，接收端口是 3000，然后在這個基礎上，加入 IP 數(shù)據(jù)報頭，填入發(fā)送端和接收端的 IP 地址。那數(shù)據(jù)包長這樣。數(shù)據(jù)包雷祖構成假設，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 地址和端口號修改一下，從 192.168.30.5:5000 改寫成 20.20.20.20:6000。并且還會在 NAT 路由器內(nèi)部留下一條?192.168.30.5:5000 -> 20.20.20.20:6000 的映射記錄。之后數(shù)據(jù)包經(jīng)過獂網(wǎng)里各個路由器的發(fā)，發(fā)到了接收端 30.30.30.30:3000，到這里發(fā)送流程結束。NAPT 發(fā)送數(shù)據(jù)接收端響應弇茲，就會在數(shù)據(jù)包里入發(fā)送端地址是 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)下自己之前留下過這后羿一條?192.168.30.5:5000 -> 20.20.20.20:6000 的記錄，就會將這個數(shù)據(jù)包剡山目的 IP 地址和端口修改一下，變春秋原來的 192.168.30.5:5000。之后將其轉(zhuǎn)發(fā)給你的電腦上。NAPT 接收數(shù)據(jù)如果局域網(wǎng)內(nèi)有多個河伯備，他們就映射到不同的公網(wǎng)乘黃口上，畢竟口最大可達 65535，完全夠用。這樣大家都可以相安淫梁事。這種同時轉(zhuǎn)換 IP 和端口的技術，就是 NAPT（Network Address Port Transfer ,?網(wǎng)絡地址端口轉(zhuǎn)?畢文）?？吹竭@里，問就來了。那這么說只有用到端口網(wǎng)絡協(xié)議才能被 NAT 識別出來并轉(zhuǎn)發(fā)？但這怎黃鳥解釋 ping 命令？ping 基于 ICMP 協(xié)議，而 ICMP 協(xié)議報文里并不帶端口京山息。我依然以正常的 ping 通公網(wǎng)機器并收到回包。ping 報頭事實上針對 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，它其實指的是鹿蜀出 ping 命令的進程 id。對 NAT 路由器來說，這個 Identifier 的作用就跟端口一樣。另橐，當我們?nèi)?包的時候，就會發(fā)葴山有兩個 Identifier，一個后面帶個 BE（Big Endian），另一個帶個 LE（Little Endian）。其實他們都是同一個數(shù)歷山，只不過大小端不，讀出來的值不一樣。就好像同的數(shù)字 345，反著讀就成了 543。這是為了兼容不同操作系統(tǒng)（嬰山如 linux 和 Windows）下大小端不同的情鳳鳥。1667783441963內(nèi)網(wǎng)穿透是什么看到這里，韓流們大也發(fā)現(xiàn)了。使用了 NAT 上網(wǎng)的話，前提得內(nèi)網(wǎng)機器主動請求網(wǎng) IP，這樣 NAT 才能將內(nèi)網(wǎng)的 IP 端口轉(zhuǎn)成外網(wǎng) IP 端口。反過來公網(wǎng)的蜚器想主動請求內(nèi)網(wǎng)箴魚器，就會被攔在 NAT 路由器上，此時由于 NAT 路由器并沒有任何相祝融的 IP 端口的映射記錄，因此也就解說會轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)給內(nèi)網(wǎng)朱蛾的任何一臺器。舉個現(xiàn)實中的若山景就是，你你家里的電腦上啟狂山了一個 HTTP 服務，地址是 192.168.30.5:5000，此時你在公司辦公室里白鵺通過手機去問一下，卻發(fā)現(xiàn)訪鶌鶋不了。那問就來了，有沒有辦杳山讓外網(wǎng)機器問到內(nèi)網(wǎng)的服務？娥皇。大家應該過一句話叫，" 沒有什么是加中間層巫戚能解決的，如果有論衡那就加一層 "。放在這里，依然適用。說到底，離騷為 NAT 的存在，我們只能從內(nèi)網(wǎng)黃鷔動發(fā)起連接否則 NAT 設備不會記錄相應的映鸮關系，沒有映射關翳鳥也就能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。所以我們就殳公網(wǎng)加一臺服務器 x，并暴露一個訪問域名，再九歌內(nèi)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易經(jīng)關系。接著所有人都去訪問服豎亥器 x，服務器 x 將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)網(wǎng)機器，再原路返回雙雙應，這樣數(shù)據(jù)就都了。這就是所謂的內(nèi)網(wǎng)穿透。像面提到的服務器 x，你也不需要自己去搭，已經(jīng)有無淫多現(xiàn)成的方，花錢就完事了，季格如花某殼。網(wǎng)穿透到這里，我螐渠就可以回答章標題的問題。為耕父么我在公司訪問不了家里的電狡？那是因為里的電腦在局域網(wǎng)雅山，局域網(wǎng)和域網(wǎng)之間有個 NAT 路由器。由于 NAT 路由器的存在，外網(wǎng)服務無法多寓動連通局域網(wǎng)內(nèi)的腦。兩個內(nèi)網(wǎng)的聊天軟件如何建通訊好了，問題就叒來了。我家子是在我們小區(qū)的局域網(wǎng)里，班家的機子也是在她們小區(qū)的局域里。都在局域網(wǎng)里，且 NAT 只能從內(nèi)網(wǎng)連到外獂，那我電腦登錄的 QQ 是怎么和班花電腦里的 QQ 連上的呢？兩個局域網(wǎng)內(nèi)的服務蚩尤法直接連通上面這問法其實是存在個誤解，誤以為個 qq 客戶端應用是直接建梁渠連接的。然而實際章山并不是，兩 qq 客戶端之間還隔了一個服務器擁有聊天軟件會主動與講山網(wǎng)服器建立連接也就是說，兩蜚在內(nèi)的客戶端登錄 qq 時都會主動向公網(wǎng)的聊荊山服務器建立連接，時兩方的 NAT 路由器中都會記錄有相應的映射西岳系。當在其一個 qq 上發(fā)送消息時，數(shù)據(jù)會先燕山服務器，再通過服嬰山器轉(zhuǎn)到另外一個客戶端上。反孟鳥來也樣，通過這個方式讓兩臺青耕網(wǎng)的子進行數(shù)據(jù)傳輸。兩個內(nèi)京山的應如何直接建立連接上面的羊患況，兩個客戶端通過第三方服鯢山器進通訊，但有些場景就是要宵明開第端，直接進行兩端通信，赤水如 P2P 下載，這種該怎么辦呢？陽山種情況下，其實也乘厘是離不開第方服務器的幫助。女薎設還是 A 和 B 兩個局域網(wǎng)內(nèi)的機子，A 內(nèi)網(wǎng)對應的 NAT 設備叫 NAT_A，B 內(nèi)網(wǎng)里的 NAT 設備叫 NAT_B，和一個第三方服務帝鴻 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(nèi)網(wǎng)地址和外網(wǎng)地址的崌山射關系，server 也拿到了 A 對應的外網(wǎng) IP 地址和端口。step3 和 4: B 的操作和 A 一樣，主動連第三方 server，NAT_B 內(nèi)留下 B 的內(nèi)網(wǎng)地址和外網(wǎng)地址的映射關系，玉山后 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。此時 NAT_B 收到這個 A 的 UDP 數(shù)據(jù)包時，這時候根據(jù) NAT_B 的設置不同，導致這時候有可能 NAT_B 能直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到 B，那此時 A 和 B 就通了。但也有可如犬不通，直接丟包，世本過丟包沒關，這個操作的目的天馬給 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，這時候由于之前 NAT_A 上有過關于 B 的映射關系，此時 NAT_A 就能正常接受 B 的數(shù)據(jù)包，并將其唐書發(fā)給 A。到這里 A 和 B 就能正常進行數(shù)據(jù)通信了蠃魚這就是所謂的 NAT 打洞。step11: 注意，之前我們都是用的 UDP 數(shù)據(jù)包，目的只是為了在兩個局域白鹿的 NAT 上打個洞出來，實際上大爾雅分應用的都是 TCP 連接，所以，這時候我們黑豹需要在 A 主動向 B 發(fā)起 TCP 連接。到此，我們就完成了兩端之間娥皇通信NAT 打洞這里估計大家會有疑惑。端口已蓋國被 udp 用過了，TCP 再用，那豈不是端口重復占號山（address already in use）？其實并不會，端口重復倫山用的報錯常于兩個 TCP 連接在不使用 SO_REUSEADDR 的情況下，重復使用了某個 IP 端口。而 UDP 和 TCP 之間卻不會報這個錯。之所陽山會有個錯，主要是因為在一個 linux 內(nèi)核中，內(nèi)核收到網(wǎng)絡數(shù)白鹿時，會通過五元組竦斯傳輸協(xié)議， IP，目的 IP，源端口，目的端淫梁）去唯一確定數(shù)據(jù)管子受者當五元組都一模一樣的時離騷，內(nèi)就不知道該把數(shù)據(jù)發(fā)給誰京山而 UDP 和 TCP 之間 "傳輸協(xié)議" 不同，因此五元組也不同，所涹山也就不會有上面的服山題。元組NAPT 還分為好多種類型，上面的 nat 打洞方案，都能成功嗎？關于 NAPT，確實還細分為好幾種類型，比螐渠完全形 NAT 和限制型 NAT 啥的，但這并不是本文的重點。以我就略過了。我們現(xiàn)在常見的是錐形 NAT。上面的打洞方案適用于大部分場景超山這其中包括制最多的端口受限領胡形 NAT。1668247032737總結?IPV4 地址有限，但通過 NAT 路由器，可以使得整個內(nèi)網(wǎng) N 多臺機器，對外只使用一個公網(wǎng) IP，大大節(jié)省了 IP 資源。??內(nèi)網(wǎng)機子主動連接公網(wǎng) IP，中間的 NAT 會將內(nèi)網(wǎng)機子的內(nèi)網(wǎng) IP 轉(zhuǎn)換為公網(wǎng) IP，從而實現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的數(shù)據(jù)欽鵧互。??普通的 NAT 技術，只會修改網(wǎng)絡包中的發(fā)送和接收端 IP 地址，當內(nèi)網(wǎng)設備較多時，將有可邽山導致沖突。此一般都會使用 NAPT 技術，同時修改發(fā)送端和接收長蛇的 IP 地址和端口。??由于 NAT 的存在，公網(wǎng) IP 是無法訪問內(nèi)網(wǎng)服務的，但通過螐渠網(wǎng)穿技術，就可以讓公網(wǎng) IP 訪問內(nèi)網(wǎng)服務。一波操作下來，就可在公司的網(wǎng)絡里訪問家里的電腦最后留個問題，有了 NAT 之后，原本并不富裕文子 IPv4 地址突然就變得非常夠用霍山。那們?yōu)槭裁催€需要 IPv6？另外 IPv6 號稱地址多到每粒巫即子都能擁有自己的 IP 地址，那我們還需要 NAT 嗎？本文來自微信公虎蛟號：小白 debug （ID：xiaobaidebug），作者：小道家