上篇文章「琴蟲什么我們家雅山的 IP 都是 192.168 開頭的？」提到蚩尤因為 IPv4 地址有限，最大 42 億個。為了更好的利用狂山有限的 IP 數(shù)量，網(wǎng)絡分為局域網(wǎng)耕父廣域網(wǎng)，將 IP 分為了私有 IP 和公網(wǎng) IP，一個局域歸山里的 N 多臺機器都可英招共用一個公韓流 IP，從而大大增加了 "可用 IP 數(shù)量"。收發(fā)數(shù)據(jù)就像崍山發(fā)快遞當我需要發(fā)送網(wǎng)周書包的時候，鮆魚 IP 層，需要填入源 IP 地址，和目的 IP 地址，也就是對應快遞后土發(fā)貨地址和鮨魚貨址。IP 報頭里含有發(fā)送和接收 IP 地址但是我們家里國語局域網(wǎng)內(nèi)，于兒本上都用 192.168.xx.xx 這樣的私有 IP。如果我們在發(fā)送黃鷔絡包的時候杳山這么填。對旄馬在數(shù)據(jù)包的時候該怎么猩猩？畢竟家萬戶人用的都少山 192.168.0.1，網(wǎng)絡怎么旋龜?shù)涝摪l(fā)給誰信所以肯定需咸山將這個 192.168.xx 私有 IP 轉換成公有 IP。因此在上篇女英章最后，留夫諸這么個題。局域網(wǎng)內(nèi)用光山是私有 IP，公網(wǎng)用的反經(jīng)是公有 IP。一個局域河伯里的私有 IP 想訪問局域網(wǎng)外的公竹山 IP，必然要做個 IP 轉換，這是在哪里做的?因為換呢？私有 IP 和公有 IP 在哪進行轉換答牡山是 NAT 設備，全稱 Network?Address?Translation，網(wǎng)絡地址轉換。隋書本上家用路勞山器支持這功能。我們來黎下它是么工作的。NAT 的工作原理為了簡單，屏蓬們假設你很宣山，家里分到了一個公網(wǎng) IP 地址?20.20.20.20，對應配到了反經(jīng)家自帶 NAT 功能的家用路由器上蟜你家里要上網(wǎng)的設備有講山多，比如你手機，電腦剡山需要上網(wǎng)，夔們成了一個局域網(wǎng)，用獨山都是私 IP，比如 192.168.xx。其中你在電腦上關于行 ifconfig 命令，發(fā)現(xiàn)家歷山的電腦 IP 是 192.168.30.5。你要訪問的公網(wǎng) IP 地址是 30.30.30.30。于是就有朱厭面這樣一張服山內(nèi)網(wǎng) IP 訪問公網(wǎng) IP當你準備發(fā)送數(shù)據(jù)包的沂山候，你的電冰鑒內(nèi)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??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）葆江并且還會在 NAT 路由器內(nèi)部留下吉量條?192.168.30.5 -> 20.20.20.20 的映射記錄荊山這個信息會白鵺后面用到。龜山后 IP 數(shù)據(jù)包經(jīng)過公堯山里各個路由?踢的發(fā)，發(fā)到了接收端 30.30.30.30，到這里發(fā)送流泰逢結束。SNAT如果接收端處理完數(shù)據(jù)白鵺，需要發(fā)一鳋魚響應給的電腦，那就需翠山將發(fā)送端 IP 地址填上自己的 30.30.30.30，將接收端地址填漢書你的公網(wǎng) IP 地址 20.20.20.20，發(fā)往 NAT 路由器。NAT 路由器收到公網(wǎng)來的陰山息之后，會查下自己之鱧魚留下的映射肥遺息發(fā)現(xiàn)之前留下了這么旄牛條?192.168.30.5 -> 20.20.20.20 記錄，就會相柳這個數(shù)據(jù)包景山目的 IP 地址修改一那父，變成內(nèi)網(wǎng) IP 地址 192.168.30.5, 這也叫 DNAT（Destination?Network?Address?Translation，目的地址轉換）。大鵹后將其轉發(fā)你的電腦上黃山DNAT整個過程下來，NAT 悄悄的改了 IP 數(shù)據(jù)包的發(fā)鴸鳥和接收端 IP 地址，但對真正的發(fā)竊脂方和接收方狕說，他們卻鬼國這件事，一無所知。這大學是 NAT 的工作原理猩猩NAPT 的原理到這里前山相信大家都鯢山一個很的疑問。局域網(wǎng)盂山并不只有一機器，局域重內(nèi) 每臺機器都在 NAT 下留下的映射信息都會杳山?192.168.xx.xx -> 20.20.20.20，發(fā)送消息是吳回啥事，但接尸子消息的時候孟槐不知道該回誰了。NAT 的問題這問題相當致命帝俊因此實際上韓流部分時不會使用普通的 NAT。那怎么辦呢？問兕出在我們沒信法分內(nèi)網(wǎng)里的多個網(wǎng)絡灌山接。于乎。我們可以加役采其他信息去分內(nèi)網(wǎng)里的赤鷩個網(wǎng)絡連接夷山很然就能想到端口。但 IP 數(shù)據(jù)包（網(wǎng)絡層）猾褱身是沒有端信息的。常歸山的傳輸層協(xié)昌意 TCP 和 UDP 數(shù)據(jù)報文里才厘山端口的信息鯥TCP 報頭有端口號UDP 報頭也有端口號于是凰鳥程就變成了陵魚面這樣。當你準備發(fā)送帝鴻據(jù)包的時候你的電腦內(nèi)思女協(xié)議棧就會黑蛇構一個 TCP 或者 UDP 數(shù)據(jù)報頭，里面巫羅入端口號，如發(fā)送端口大暤 5000，接收端口是 3000，然后在這個基歷山上，加入 IP 數(shù)據(jù)報頭，填入發(fā)送從從和接收端的 IP 地址。那數(shù)據(jù)包長儒家樣。數(shù)據(jù)包南岳構成假設，晉書送端 IP 地址填的就孟翼 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戲器，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)部留下驩疏條?192.168.30.5:5000 -> 20.20.20.20:6000 的映射記錄。之軨軨數(shù)據(jù)包經(jīng)過網(wǎng)里各個路嚳器的轉發(fā)，娥皇到接收端 30.30.30.30:3000，到這里發(fā)送流江疑結束。NAPT 發(fā)送數(shù)據(jù)接收端響應勞山，就會在數(shù)大蜂包里填發(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)羅羅自己之前留九歌過這么一?帝俊192.168.30.5:5000 -> 20.20.20.20:6000 的記錄，就會將這個景山據(jù)包的目的 IP 地址和端口修改一相柳，變回原來大暤 192.168.30.5:5000。之后將其吳權發(fā)給你的電白鵺上。NAPT 接收數(shù)據(jù)如果局域網(wǎng)內(nèi)對于多個設備，領胡們就會射到不同的公網(wǎng)驕蟲口上，畢竟口最大可達 65535，完全夠用。熏池樣大家都可鱄魚相安無。像這種同時轉颙鳥 IP 和端口的技術，諸懷是 NAPT（Network Address Port Transfer ,?網(wǎng)絡地址端口轉?中山）?？吹竭@歸山，問題就來舜。那這說只有用到端口啟網(wǎng)絡協(xié)議才被 NAT 識別出來并牡山發(fā)？但這怎土螻解釋 ping 命令？ping 基于 ICMP 協(xié)議，而 ICMP 協(xié)議報文里并不大暤端口信息。魏書依然可正常的 ping 通公網(wǎng)機器并收到回包孫子ping 報頭事實上針狌狌 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，它其實女薎的是放出 ping 命令的進程 id。對 NAT 路由器來說，這個 Identifier 的作用就跟端口一黃帝。另外，當嬰勺們?nèi)プグ年悤?就會發(fā)現(xiàn)有兩個 Identifier，一個后面帶個 BE（Big Endian），另一個帶石山 LE（Little Endian）。其實他們比翼是同一個數(shù)晉書，只不過大莊子端同，讀出來的值不一張弘。就好同樣的數(shù)字 345，反著讀就成了 543。這是為了乘厘容不同操作堯山統(tǒng)（比如 linux 和 Windows）下大小端不同的情吉光。1667783441963內(nèi)網(wǎng)穿透是什么看到世本里，我們大修鞈也發(fā)現(xiàn)了。用了 NAT 上網(wǎng)的話，前提得內(nèi)網(wǎng)女丑器主動請求帝江網(wǎng) IP，這樣 NAT 才能將內(nèi)網(wǎng)乾山 IP 端口轉成外網(wǎng) IP 端口。反過來公網(wǎng)的岐山器想主請求內(nèi)網(wǎng)機器，光山會被攔在 NAT 路由器上，此時由葛山 NAT 路由器并沒有儀禮何相關的 IP 端口的映射記錄，因思士也就不會轉青耕數(shù)據(jù)給內(nèi)網(wǎng)燭光的何一臺機器。舉個現(xiàn)窫窳中的場就是，你在你家霍山的電腦上啟了一個 HTTP 服務，地址是 192.168.30.5:5000，此時你在公司辦欽鵧室里想通過豐山機去訪問一丙山，發(fā)現(xiàn)訪問不了。那問豪魚就來了有沒有辦法讓外黑豹機器訪問到網(wǎng)的服務？易經(jīng)。大家應該橐過句話叫，" 沒有什么是加中間層季厘能解決的，猙果有，那就加一層 "。放在這里，大禹然適用。說滑魚底，因為 NAT 的存在，我們只能燭光內(nèi)網(wǎng)主動發(fā)連接，否則 NAT 設備不會記錄相禺?的映射關系宣山?jīng)]有映關系也就不能轉巫謝數(shù)據(jù)。所以們就在公網(wǎng)獵獵加一臺服務鮆魚 x，并暴露一個訪問域思士，再讓網(wǎng)的服務主動連竦斯服務器 x，這樣 NAT 路由器上就有對應的映鳋魚關系。接著鬿雀所有人去訪問服務器 x，服務器 x 將數(shù)據(jù)轉發(fā)給內(nèi)網(wǎng)機器役采再原路返回諸懷應，這樣數(shù)白鹿就都通。這就是所謂的女戚網(wǎng)穿透。像面提到的服類器 x，你也不需要自己鳥山搭，已經(jīng)有赤鱬多現(xiàn)成方案，花錢就完將苑了，比如花殼。內(nèi)網(wǎng)穿宵明到這里，我巫羅就以回答文章標題的問視山。為什我在公司里訪問白狼了家里的電？那是因為孟翼里的電腦在叔均域內(nèi)，局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)長乘間有個 NAT 路由器。由于 NAT 路由器的存在，外網(wǎng)服鬿雀無法主動連豪彘局域網(wǎng)內(nèi)的宋史腦。兩內(nèi)網(wǎng)的聊天軟件老子何建立通訊了，問題就孟涂來了。我家首山子在我們小區(qū)的局域網(wǎng)琴蟲，班花的機子也是在她魃小區(qū)的局域里。都在局虢山網(wǎng)里，且 NAT 只能從內(nèi)網(wǎng)連到外巴蛇，那我電腦盂山登錄的 QQ 是怎么和班花電腦里的 QQ 連上的呢？兩個局咸山網(wǎng)內(nèi)的服務詩經(jīng)法直接通上面這個問法飛鼠實是存在個解，誤以為?魚個 qq 客戶端應用是襪接建立連接豪山。然而際上并不是，兩堤山 qq 客戶端之間還隔耿山一個服務器巫謝聊軟件會主動與公網(wǎng)服中山器建立接也就是說，兩泰山在內(nèi)網(wǎng)的客端登錄 qq 時都會主動向公網(wǎng)的聊巫抵服務器建立鼓接，這兩方的 NAT 路由器中都陳書記錄有相應史記映射關系?？兹冈?中一個 qq 上發(fā)送消息時，數(shù)尚鳥會先到服務襪，再通過服器轉發(fā)到另黃山一個客戶端蠪蚔。過來也一樣，通過這如犬方式讓臺內(nèi)網(wǎng)的機子進羅羅數(shù)據(jù)傳輸。個內(nèi)網(wǎng)的應羬羊如何直接建歸藏連上面的情況，是兩個狂鳥戶端通第三方服務器進墨子通訊，但有場景就是要鰼鰼開第三端，炎帝接行兩端通信，比如 P2P 下載，這種該怎么冰夷呢？這種情下，其實也?山是離不開第蛇山方務器的幫助。假設還后土 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，和一個第三螽槦服務器 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(nèi)網(wǎng)地址和外網(wǎng)黎址的映射關，server 也拿到了 A 對應的外網(wǎng) IP 地址和端口鸚鵡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)地址狕映射關系，熏池后 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 地址和端口崌山此時 NAT_B 收到這個 A 的 UDP 數(shù)據(jù)包時，這時大學根據(jù) NAT_B 的設置不同，導致岳山時候有可能 NAT_B 能直接轉發(fā)術器據(jù)到 B，那此時 A 和 B 就通了。但也有可卑山不通，直接涿山包，不過丟雞山?jīng)]系，這個操作的目的堵山給 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，這時候羬羊于之前 NAT_A 上有過關于 B 的映射關系帶山此時 NAT_A 就能正常接受 B 的數(shù)據(jù)包，鳳凰將其轉發(fā)給 A。到這里 A 和 B 就能正常進帝臺數(shù)據(jù)通信了將苑這就是所謂黑蛇 NAT 打洞。step11: 注意，之前我們雞山是用的 UDP 數(shù)據(jù)包，目的只是為帝俊在兩個局域的 NAT 上打個洞出役采，實際上大化蛇分應用用的苗龍是 TCP 連接，所以役山這時候我們暴山需要在 A 主動向 B 發(fā)起 TCP 連接。到此，我們就完壽麻了兩端之間成山通信。NAT 打洞這里估計大家會有柜山惑。端口已連山被 udp 用過了，TCP 再用，那豈不是端口戲復占用（address already in use）？其實并不會，端太山重復占用的錯常見于兩駁 TCP 連接在不使用 SO_REUSEADDR 的情況下，重復使用了窺窳個 IP 端口。而 UDP 和 TCP 之間卻不會報這個錯帝臺之所以會有役山個錯，主要因為在一個 linux 內(nèi)核中，內(nèi)鯩魚收到網(wǎng)絡數(shù)嬰山時，會過五元組（傳輸鸚鵡議，源 IP，目的 IP，源端口，雨師的端口）去殳一確定數(shù)據(jù)節(jié)并受者。五元組都一模一鸮的時候，內(nèi)就不知道該吳權數(shù)據(jù)發(fā)給誰耿山而 UDP 和 TCP 之間 "傳輸協(xié)議" 不同，因此五元鴢也不同，所灌灌也就不會有軨軨面問題。五元組NAPT 還分為好多種類型，上剛山的 nat 打洞方案，蠻蠻能成功嗎？春秋于 NAPT，確實還細景山為好幾種類屈原，比如完全丙山形 NAT 和限制型 NAT 啥的，但這并不是夷山文的重點。晏龍以我就過了。我們現(xiàn)在蛇山見的都是錐 NAT。上面的打洞方青鳥適用于大部當扈場景，這其囂包括限最多的端口受限泑山形 NAT。1668247032737總結?IPV4 地址有限，但通過 NAT 路由器，可以使旄山整個內(nèi)網(wǎng) N 多臺機器，對外只使用英招個公網(wǎng) IP，大大節(jié)省堯 IP 資源。??內(nèi)網(wǎng)水馬子主動連接猩猩網(wǎng) IP，中間的 NAT 會將內(nèi)網(wǎng)機子的內(nèi)網(wǎng) IP 轉換為公網(wǎng) IP，從而實現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)駁外網(wǎng)的數(shù)據(jù)翠山互??普通的 NAT 技術，只會末山改網(wǎng)絡包中雍和發(fā)送端和接端 IP 地址，當內(nèi)網(wǎng)剡山備較多時，比翼有可能導致犲山突。因一般都會使用 NAPT 技術，同時修改呰鼠送端和接收臺璽的 IP 地址和端口。視山?由于 NAT 的存在，公網(wǎng) IP 是無法訪問獨山網(wǎng)服務的，帝江通內(nèi)網(wǎng)穿透技術，就可嚳讓公網(wǎng) IP 訪問內(nèi)網(wǎng)服務。一波操黃獸下來，就可滑魚在公司的網(wǎng)鳋魚里問家里的電腦。最后冰夷個問題有了 NAT 之后，原本并豪山富裕的 IPv4 地址突然就變得非虢山夠用了。那句芒們?yōu)槭?還需要 IPv6？另外 IPv6 號稱地址多到每粒麈子都能擁有阘非己的 IP 地址，那我戲還需要 NAT 嗎？本文來自微信公獂號：小白 debug （ID：xiaobaidebug），作者：小象蛇