端口轉(zhuǎn)發(fā)什么原理？WAN,LAN區(qū)別？私有IP和公有IP區(qū)別？

對(duì)于我們網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的人員來說，經(jīng)常會(huì)用到TCP,UDP協(xié)議，但是通常情況下，是在局域網(wǎng)內(nèi)的協(xié)議交互通信?？赡銈冇邢脒^嗎？如果是涉及到內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的交互呢？也就是說局域網(wǎng)和公網(wǎng)是怎么 交互呢？

假設(shè)有兩臺(tái)主機(jī)A和B，他們分別處于不同的局域網(wǎng)下，他們的局域網(wǎng)IP都是192.168.1.2。在同一個(gè)時(shí)刻，他們都訪問百度服務(wù)器，那作為百度服務(wù)器是怎么分別回復(fù)這兩臺(tái)主機(jī)的呢？或者是服務(wù)器怎么區(qū)分A和B呢？

公有地址（Public address）：由 Inter NIC（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)）。主要有A、B、C、D、E五類地址：

1. A類：地址范圍是1.0.0.0 到 127.255.255.255，主要分配 給大量主機(jī)而局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)量較少的大型網(wǎng)絡(luò)；
2. B類：地址范圍是128.0.0.0 到191.255.255.255，一般用于國際性大公司和政府機(jī)構(gòu)；
3. C類：地址范圍是192.0.0.0 到223.255.255.255，用于一般小公司校園網(wǎng)研究機(jī)構(gòu)等；
4. D類：地址范圍是224.0.0.0 到 239.255.255.255，用于特殊用途，又稱做廣播地址；
5. E類：地址范圍是240.0.0.0 到255.255.255.255，暫時(shí)保留。

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)。主要有A、B、C三類，A類地址范圍是10.0.0.0-10.255.255.255 ，B類地址范圍是172.16.0.0-172.31.255.255，C類地址范圍是192.168.0.0-192.168.255.255。

127.0.0.0 到127.255.255.255 為系統(tǒng)環(huán)回地址。

而我們平時(shí)通過運(yùn)營商（主要是電信、移動(dòng)、聯(lián)通寬帶等）上網(wǎng)，通過家用路由器之后，就會(huì)變成私有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？

其實(shí)我們不是通過私有IP上網(wǎng)的，是通過公有IP。通俗的講，運(yùn)營商有公有IP，但是IPV4下IP資源有限，所以這些IP不能每個(gè)人分配單獨(dú)分配一個(gè)IP，所以需要?jiǎng)討B(tài)給上網(wǎng)的用戶。 這個(gè)過程有點(diǎn)類似于，我們買了一些筆，然后將這些筆分給全班學(xué)生使用，當(dāng)然運(yùn)行商動(dòng)態(tài)分配公有IP的過程比這個(gè)復(fù)雜多了。

所以A和B的IP相同是很正常的一件事情，但是對(duì)于百度服務(wù)器來說，它并不關(guān)心對(duì)方的私有IP是什么，它也不知道，它只知道訪問它的肯定是公有IP。

那問題來了，還是老問題，既然最終訪問百度服務(wù)器是公有IP，那A和B私有IP到公有IP的轉(zhuǎn)換怎么完成的呢？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？

端口映射是將一臺(tái)主機(jī)的內(nèi)網(wǎng)(LAN)IP地址映射成一個(gè)公網(wǎng)(WAN)IP地址，當(dāng)用戶訪問提供映射端口主機(jī)的某個(gè)端口時(shí)，服務(wù)器將請求轉(zhuǎn)移到本地局域網(wǎng)內(nèi)部提供這種特定服務(wù)的主機(jī)；

利用端口映射功能還可以將一臺(tái)外網(wǎng)IP地址機(jī)器的多個(gè)端口映射到內(nèi)網(wǎng)不同機(jī)器上的不同端口。

端口映射功能還可以完成一些特定代理功能，比如代理POP，SMTP，TELNET等協(xié)議。理論上可以提供65535(總端口數(shù))-1024(保留端口數(shù))=64511個(gè)端口的映射。

思路：既然端口映射可以將一臺(tái)外網(wǎng) IP 地址機(jī)器多個(gè)端口映射到內(nèi)網(wǎng)中不同機(jī)器上的不同端口。那當(dāng)用戶訪問外網(wǎng) IP 的這個(gè)端口時(shí)，服務(wù)器自動(dòng)將請求映射到對(duì)應(yīng)局域網(wǎng)內(nèi)部的機(jī)器上。

比如，我們在內(nèi)網(wǎng)中有一臺(tái)主機(jī)，但是外網(wǎng)中的用戶是沒有辦法直接訪問該服務(wù)器的。于是我們可以在路由器上設(shè)置一個(gè)端口映射，只要外網(wǎng)用戶訪問路由器ip的80端口，那么路由器會(huì)把自動(dòng)把流量轉(zhuǎn)到內(nèi)網(wǎng)主機(jī)的80端口上。并且，在路由器上還存在一個(gè)Session，當(dāng)內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器返回?cái)?shù)據(jù)給路由器時(shí)，路由器能準(zhǔn)確的將消息發(fā)送給外網(wǎng)請求用戶的主機(jī)。在這過程中，路由器充當(dāng)了一個(gè)反向代理的作用，他保護(hù)了內(nèi)網(wǎng)中主機(jī)的安全。

我們平時(shí)上網(wǎng)的過程就是先經(jīng)過路由器，然后通過寬帶，最終通過運(yùn)營商的轉(zhuǎn)換最終到web服務(wù)器的，返回的數(shù)據(jù)先到運(yùn)營商那邊，然后再把數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶的主機(jī)上。

我們都知道路由器有兩個(gè)端口： LAN 口，WAN 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。

LAN：接內(nèi)部 IP 地址用，LAN 內(nèi)部是交換機(jī)。我們可以不連接 WAN 口，把路由器當(dāng)做普通交換機(jī)來使用。

下面我們來看看到底怎么通信的。為了便于理解，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 主機(jī)IP 是私有 IP（192.168.1.2），該IP是從路由器的 LAN口分配的。暫不討論是如何獲取的，這涉及到自動(dòng)獲取還是手動(dòng)分配的。

當(dāng)我們訪問百度服務(wù)器的時(shí)候，經(jīng)過路由器的 wan口，進(jìn)行相應(yīng)的IP、端口轉(zhuǎn)化：192.168.1.2:80 -> 10.221.0.24:8080,所以，從 wan口出去的地址為：10.221.0.24:8080。

通過10.221.0.24:8080能訪問外網(wǎng)嗎？顯然不行，因?yàn)檫€是私有IP。還需要一個(gè)步驟：轉(zhuǎn)換為公網(wǎng)IP。

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（128.0.0.1:9999），通過這個(gè)公網(wǎng) IP 去訪問百度服務(wù)器。

同理，B 也是一樣的過程。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。

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