IP协议-NAT机制（理解网络结构的关键要点）

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了IP协议-NAT机制（理解网络结构的关键要点）。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

前言

我们现在使用得最多的IP协议版本是IPv4，IPv4是4个字节，32位，也就是说我们的IP地址最多就只有2^32（42亿）个，在日常生活中，我们需要联网的设备都需要有IP地址才能进行通讯，很明显现在42亿个IP地址已经完全不足以满足我们现在的需求了（就目前世界上需要IP地址的设备肯定超百亿）

此时聪明的程序员就想到了NAT机制来解决这个问题

NAT机制（网络地址转换）

对于IP地址不够用这个问题想到了一个办法：

我们把IP地址分为两大类

1.内网IP

不同局域网中的设备，.内网IP可以重复，相同局域网中的设备，.内网IP不可以重复

一般10.*，172.16.*至172.31.*，192.168.*都是内网IP

2.外网IP

外网IP不能重复

3.通讯存在的问题

a.如果是局域网内部的设备进行通信，肯定是顺利的（同一个局域网下的内网IP不同）

b.不同局域网中的设备进行通讯，是会存在一些问题的，由于是不同的局域网，所以内网IP有可能相同，因此不能直接进行通信，要想进行通信的话就需要一个带有外网IP的设备进行中转

c.局域网内部的设备访问外网IP的设备，我们平时使用的电脑，手机都是在局域网内部使用，它们会有内网IP，但服务器就有外网IP，两者进行通信就涉及到了NAT的工作过程

4.例子

假设我的电脑现在需要向csdn发送一个请求，就相当于是内网IP的设备要和外网IP的设备进行通信

以下的过程是简写

首先，假设我的电脑的上一层局域网就是电信路由器，电信路由器拥有外网IP，我的电脑发送一条IP协议的数据报给电信路由器，IP协议的数据报中就包括了源IP地址和目的IP地址，电信路由器接收到我的电脑发送的数据报后，就会触发NAT机制，电信路由器会使用自己的外网IP地址替换掉当前数据报中的源IP地址（相当于电信路由器用自己的外网IP地址替你发送数据报给csdn的服务器），此时数据报中的源IP地址和目的IP地址都是外网IP地址，就可以建立通信。

csdn的服务器接受到这个数据报后并不知道这个数据源自于我的电脑（不知道我的电脑的内网IP），它只知道csdn的外网IP，电信路由器肯定不止帮助我这一台设备，而是会帮助很多的设备转发数据报，所以NAT机制下，一个外网IP所代表的就不只是一个设备了，而是很多的设备

csdn服务器处理好请求以后会返回一个IP数据报给我的电脑，这个数据报就会先到达电信路由器，电信路由器要帮助很多的设备转发数据报，那么它如何知道当前这个数据报要发送给我的电脑呢？

当电信路由器替换数据报中的源IP地址为自己的外网IP时，会维护一个映射表，形如：替换前：我的内网IP 替换后：电信路由器的外网IP ,当电信路由器需要转发数据报给下层的设备时，就会对照映射表，将目的IP替换为我的内网IP，这样就确保了数据报发送到我的电脑上