一、前言

如果你現(xiàn)在正在看我的這篇文章，那說(shuō)明你已經(jīng)連接上了互聯(lián)網(wǎng)。說(shuō)到互聯(lián)網(wǎng)，你一定聽(tīng)說(shuō) ip 地址這個(gè)概念，你知道 ip 地址是做什么的嗎？與之而來(lái)的還有公網(wǎng) ip ，私網(wǎng) ip ，你知道有什么區(qū)別嗎？

二、計(jì)算機(jī)之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的交流

正常情況下，你和我都有一臺(tái)電腦，但是一臺(tái)電腦所能做的事情是有限的，可能兩臺(tái)電腦之間為了做更多的事情，需要數(shù)據(jù)交互，我們可以通過(guò)U盤(pán)作為媒介，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，但這樣效率實(shí)在是太慢了，于是，為了提高效率，有人想到了一個(gè)好辦法，我們?cè)趦膳_(tái)電腦之間插上數(shù)據(jù)線，通過(guò)數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互

有了這根數(shù)據(jù)線，或者叫網(wǎng)線，這個(gè)兩臺(tái)電腦就能進(jìn)行數(shù)據(jù)交互了，但是，如果不止有兩臺(tái)電腦呢？有多臺(tái)電腦的情況下，又該這么牽網(wǎng)線呢？

你發(fā)現(xiàn)了，如果每一臺(tái)機(jī)器為了和其他機(jī)器通訊，那就得和那臺(tái)機(jī)器建立連接，如果隨著機(jī)器越來(lái)越多，那網(wǎng)線數(shù)目會(huì)是多么復(fù)雜，這肯定是無(wú)法接收的。

三、交換機(jī)

為了解決計(jì)算機(jī)之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交流的復(fù)雜性，我們引入的交換機(jī)的概念

有了交換機(jī)之后，由交換機(jī)去分發(fā)來(lái)自每臺(tái)機(jī)器的數(shù)據(jù)。

這時(shí)候又有新的問(wèn)題，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)連接上，兩臺(tái)電腦如果想進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，只需從眾多的數(shù)據(jù)線中找到對(duì)應(yīng)的主機(jī)的數(shù)據(jù)線，但現(xiàn)在都發(fā)給交換機(jī)了。交換機(jī)應(yīng)該怎么去分發(fā)數(shù)據(jù)呢？這就像應(yīng)該沒(méi)有填清楚具體地址的包裹一樣，交換機(jī)就像快遞公司，你給了快遞公司，沒(méi)給地址，那快遞公司就不知道應(yīng)該把包裹發(fā)給誰(shuí)。快遞公司只要有快遞的地址就知道該把包裹發(fā)哪兒，交換機(jī)也一樣，我們可以為每一臺(tái)機(jī)器分配一個(gè) ip 地址。

有了IP地址之后，只需在發(fā)送的數(shù)據(jù)包里面加上對(duì)應(yīng)主機(jī)的IP地址，那交換機(jī)就能根據(jù)具體的IP地址把數(shù)據(jù)發(fā)送到對(duì)應(yīng)的機(jī)器。

四、局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)

通過(guò)交換機(jī)，我們可以讓連接到交換機(jī)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，假如這幾臺(tái)機(jī)器是你學(xué)校的電腦，你的學(xué)校想和隔壁學(xué)校進(jìn)行業(yè)務(wù)合作，就需要彼此的電腦也進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，正好隔壁的電腦也是用的交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，于是我們只要把兩個(gè)學(xué)校的交換機(jī)連接，那兩邊的電腦就能相互訪問(wèn)了。

通過(guò)連接兩臺(tái)交換機(jī)，讓兩邊的電腦能數(shù)據(jù)交流，之后如果還要加更多的局域網(wǎng)，那在把彼此的交換機(jī)進(jìn)行連接

隨著局域網(wǎng)的交換機(jī)優(yōu)越來(lái)越多，交換機(jī)也像之前計(jì)算機(jī)之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接那樣復(fù)雜，于是在交換機(jī)之間又放入新的交換機(jī)。

就是這樣，交換機(jī)越來(lái)越多，直到覆蓋全世界，你只需進(jìn)入其中任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)，就能訪問(wèn)到全世界任意一條同樣連接到網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，這就構(gòu)成了廣域網(wǎng)。你可以理解為：

廣域網(wǎng)就是無(wú)數(shù)的局域網(wǎng)的結(jié)合。

很明顯，搭建這些網(wǎng)絡(luò)肯定都是需要一筆不小的資金，搭建這些網(wǎng)絡(luò)的公司被稱為 ISP 互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商，大家所熟悉的移動(dòng)，電信和聯(lián)通就是 ISP 供應(yīng)商，他們通過(guò)為用戶提供網(wǎng)絡(luò)賺取費(fèi)用。

五、IPV4

互聯(lián)網(wǎng)的每一臺(tái)機(jī)器都是需要一個(gè) IP 地址才能彼此訪問(wèn)的，那首先我們得來(lái)聊聊 IP 地址的構(gòu)成。IP 地址一般說(shuō)的是 IPV4 的 IP 地址，它是由 32 位構(gòu)成，那 IP 地址能用的組合就是 2 的 32 次方，大于等于 42.28 億。

為了方便記憶和輸入，將每 8 個(gè)二進(jìn)制分為一組，共 4 組，在轉(zhuǎn)換為 10 進(jìn)制

同時(shí)，還會(huì)對(duì) IP 地址進(jìn)行分類，一些地址作為特殊用途

最后真正可用的地址可能還沒(méi)有 42 億個(gè)。已知全球一共有 70 多億的人口，雖然不是每個(gè)人都會(huì)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，但是有很多人并不止一臺(tái)設(shè)備，一個(gè)人可能有多臺(tái)手機(jī)，電腦等等，如果要給每臺(tái)設(shè)備都去分配一個(gè) IP ，那這 42 億的 IP 地址夠用嗎？完全不夠。

六、NAT 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換

為了解決IP不夠用的問(wèn)題我們使用了一項(xiàng)新的技術(shù)，NAT 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換。假如有五臺(tái)計(jì)算機(jī)，他們的IP地址是192.168.0.1----192.168.0.5，他們接入了同一臺(tái)交換機(jī)，或者叫路由器，他們接入的這臺(tái)交換機(jī)的廣域網(wǎng)IP是6.6.6.6

如果這五臺(tái)機(jī)器要向一臺(tái) 8.8.8.8 的服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，那 NAT 就會(huì)把這幾臺(tái)計(jì)算機(jī)原有的 ip 轉(zhuǎn)換成 6.6.6.6 的 ip 向 8.8.8.8 發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn) 5 臺(tái)設(shè)備共用一個(gè) IP 的效果 。

如果 8.8.8.8 這個(gè)交換機(jī)下面也掛載了很多設(shè)備，那這五臺(tái)服務(wù)器都是按照8.8.8.8這個(gè)機(jī)器發(fā)送的，那有怎么發(fā)送到8.8.8.8下面掛載的具體設(shè)備呢？

七、端口映射

為了解決上面的問(wèn)題，我們引入了一個(gè)新的概念，端口映射。我們可以在IP地址的后面加上一個(gè)端口,如圖

比如 192.168.0.1 和 6.6.6.6 的 1000 端口綁定，另一邊的 192.168.0.1 和 8.8.8.8 的 500 端口綁定，這樣，如果 6.6.6.6 下掛載的機(jī)器想訪問(wèn) 8.8.8.8 下掛載的機(jī)器，只需要加上對(duì)應(yīng)的端口就行了。

八、公網(wǎng)IP和私有IP

你如果打開(kāi) cmd ,輸入 ipconfig 查看IP地址

你會(huì)看的ip地址是 192.168 開(kāi)頭的，為什么？剛剛提到，ip地址是不夠用的，但為了使大多數(shù)的機(jī)器都能上網(wǎng)，我們通常是多臺(tái)機(jī)器共用一個(gè)公網(wǎng)ip,你去百度搜索 ip 查詢，

就能看見(jiàn)你當(dāng)前設(shè)備所掛載的公網(wǎng)ip了。現(xiàn)在知道為什么很多 ip 都是 192.168 開(kāi)頭的了吧？因?yàn)檫@是掛載到了一個(gè)小的中轉(zhuǎn)設(shè)備下的 C 類私有 ip ,在這個(gè)私類 ip 下依賴轉(zhuǎn)換器的公網(wǎng) ip 上網(wǎng)。

打個(gè)比如，公網(wǎng) ip 就是你小區(qū)的名稱，私網(wǎng) ip 就是你住的樓層單元，假設(shè)全國(guó)小區(qū)名字都不重復(fù)，那根據(jù)小區(qū)名字，就可以找到你的大概位置，這就相當(dāng)于根據(jù)公網(wǎng)IP定位到你具體的局域網(wǎng)，但是為了知道你具體位置，那還需要知道你是這個(gè)小區(qū)幾單元幾號(hào)，小區(qū)的幾單元幾號(hào)這玩意兒每個(gè)小區(qū)都有，這就相當(dāng)于私網(wǎng)IP，很多機(jī)器的私網(wǎng)IP都是重復(fù)的。