內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)之間的通信

　　對于初學(xué)者而已，我們學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)編程(如TCP,UDP編程)，我們通常都是在局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行通信測試，有時(shí)候我們或者會(huì)想，我們現(xiàn)在寫的內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和外網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)有什么不同，我們內(nèi)網(wǎng)的數(shù)據(jù)是如何走出外網(wǎng)的呢?

　　再者，我們大多人都是使用寬帶上網(wǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，A 和 B 的局域網(wǎng) IP 都是192.168.31.11,當(dāng)他們都訪問百度瀏覽網(wǎng)頁時(shí)，百度服務(wù)器回復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，如何區(qū)分是給 A 還是給 B 呢?

　　公有 IP 和私有 IP 的區(qū)別

　　首先，我們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 因特網(wǎng)信息中心)負(fù)責(zé)。這些 IP 地址分配給注冊并向Inter NIC提出申請的組織機(jī)構(gòu)，公有 IP 全球唯一，通過它直接訪問因特網(wǎng)(直接能上網(wǎng))。

　　私有地址(Private address)：屬于非注冊地址，專門為組織機(jī)構(gòu)內(nèi)部使用，說白了，私有 IP 不能直接上網(wǎng)。

　　而我們平時(shí)通過運(yùn)營商(電信、移動(dòng)、聯(lián)通寬帶等)上網(wǎng)，家里面通過路由器分出來的 IP 都是私有 IP(局域網(wǎng) IP)，大家可能會(huì)疑問，我們可以上網(wǎng)啊，怎么會(huì)是私有 IP 呢?租用(申請)公有 IP 是需要錢的。 運(yùn)營商買了一些公有 IP，然后通過這些公有 IP 分出來，再分給一個(gè)一個(gè)的用戶使用。這個(gè)過程有點(diǎn)類似于，我們?nèi)グ惭b了寬度，通過路由器分出幾個(gè) IP，讓好幾個(gè)人都能上網(wǎng)，當(dāng)然運(yùn)營商通過公有 IP 分出來的過程肯定比這個(gè)復(fù)雜多了。所以，我們平時(shí)上網(wǎng)用的 IP 是私有 IP，真正擁有公有 IP 的是運(yùn)營商(當(dāng)然，我們可以租用一個(gè)公有 IP )。所以，A 家庭的局域網(wǎng) IP 和 B 家庭的局域網(wǎng) IP 相同很正常，但是，最終 A 和 B 能上網(wǎng)(數(shù)據(jù)走出去)還是通過運(yùn)營商的公有 IP，畢竟，公有 IP 的資源有限，這一片區(qū)域的用戶使用的很有可能(實(shí)際上就是這樣的)是同一個(gè)公有 IP，這樣的話，又回到前面的問題，假如 A 和 B 的局域網(wǎng) IP 相同(192.168.31.11)，當(dāng)他們同時(shí)訪問百度服務(wù)器的時(shí)候，百度服務(wù)器如何區(qū)分哪個(gè)是 A，哪個(gè)是 B 呢?

　　端口映射

　　接下來，給大家介紹一下什么是端口映射?

　　端口映射是 NAT 的一種，它將外網(wǎng)主機(jī)的 IP 地址的一個(gè)端口映射到內(nèi)網(wǎng)中一臺(tái)機(jī)器，提供相應(yīng)的服務(wù)。當(dāng)用戶訪問該 IP 的這個(gè)端口時(shí)，服務(wù)器自動(dòng)將請求映射到對應(yīng)局域網(wǎng)內(nèi)部的機(jī)器上。

　　現(xiàn)在市場上的家庭路由器都具備 NAT 功能，也可以實(shí)現(xiàn)端口映射。下圖為小米路由器的端口映射設(shè)置圖：

　　我們平時(shí)經(jīng)過路由器，通過寬帶，最終去到運(yùn)營商那邊，數(shù)據(jù)是從運(yùn)營商出去，最終數(shù)據(jù)是回到運(yùn)營商那邊，運(yùn)營商再把數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶的電腦。

　　路由器，至少有兩個(gè)端口：WAN 口和 LAN 口。

　　WAN：接外部 IP 地址用，通常指的是出口，轉(zhuǎn)發(fā)來自內(nèi)部 LAN 接口的 IP 數(shù)據(jù)包，這個(gè)口的 IP 是唯一的。

　　LAN：接內(nèi)部 IP 地址用，LAN 內(nèi)部是交換機(jī)。

　　這里，我們簡化這個(gè)過程，我們把運(yùn)營商當(dāng)做一個(gè) NAT 設(shè)備。

　　為了方便大家理解，我們把 IP 的轉(zhuǎn)化方向反過來分析(準(zhǔn)確來說，公網(wǎng)轉(zhuǎn)局域網(wǎng))。

　　A 電腦的 IP 是局域網(wǎng) IP(192.168.31.11)，這個(gè) IP(192.168.31.11)是從路由器的 lan口分配的。

　　當(dāng)我們上百度的時(shí)候，經(jīng)過路由器的 wan口，進(jìn)行相應(yīng)的IP、端口轉(zhuǎn)化：192.168.31.11:80 -> 10.221.0.24:8080,所以，從 wan口出去的地址為：10.221.0.24:8080。

　　最后，經(jīng)過運(yùn)營商，運(yùn)營商那邊會(huì)做相應(yīng)的端口映射(而且是動(dòng)態(tài)端口映射)，子網(wǎng) IP(10.221.0.24:8080)轉(zhuǎn)化為公網(wǎng) IP(128.0.0.1:8888)，通過這個(gè)公網(wǎng) IP 去訪問百度服務(wù)器。

　　同理，B 的過程也是一樣。通過這樣的層層端口映射，最終保證地址(IP + 端口)的唯一性。A 和 B 訪問百度服務(wù)器，盡管它們的局域網(wǎng) IP 是一樣的，但是最終它們訪問百度的地址(IP + 端口)是唯一的，所以，百度服務(wù)器回復(fù)時(shí)，原路返回時(shí)能夠區(qū)分到底給誰回。

　　如何讓外網(wǎng)能夠訪問自己寫的網(wǎng)絡(luò)程序(服務(wù)器)

　　首先，我們需要在運(yùn)營商那邊申請(租用)一個(gè)公有 IP (長城寬帶一年需要 2000 元左右)，假如這個(gè)公有 IP 為：128.0.0.123。

　　假如，我們寫的服務(wù)器如下：

　　接著，找個(gè) NAT 設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的端口映射，家庭路由器都有這個(gè)功能。這里以小米路由器為例：

　　映射關(guān)系如下：

　　最后，其他人寫客戶端程序時(shí)(電腦能上外網(wǎng))，只要指定目的 IP 地址為 128.0.0.123，端口為 8888，通過這個(gè)地址，就能找到192.168.31.248：8080，因?yàn)檫@兩者已經(jīng)建立好映射，如上圖，這樣，我們的服務(wù)器就能收到數(shù)據(jù)。