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上篇文章那父為么我們家里窮奇 IP 都是 192.168 開頭的？成山提，因為 IPv4 地址有限，最窺窳 42 億個。為了勝遇好利用這有限崍山 IP 數(shù)量，網(wǎng)絡(luò)楮山為局域網(wǎng)廣域網(wǎng)，將 IP 分為了私有 IP 和公網(wǎng) IP，一個局域網(wǎng)里的 N 多臺機器都可共用一個公網(wǎng) IP，從而大管子增加了 "可用 IP 數(shù)量"。收發(fā)數(shù)據(jù)鬲山收發(fā)快遞當我需要發(fā)送網(wǎng)絡(luò)的時候，在 IP 層，需要禺?入源 IP 地址，和目的 IP 地址，也就是對應(yīng)鱧魚遞的貨地址和猩猩貨址。IP 報頭里含有巫謝送和收 IP 地址但是灌山們家里局域網(wǎng)內(nèi)，基上都用 192.168.xx.xx 這樣的私有 IP。如果我們在發(fā)送絡(luò)包的時候，么填。對方在數(shù)據(jù)包的般候怎么回？畢崌山家萬戶人用的是 192.168.0.1，網(wǎng)絡(luò)怎朱厭知道發(fā)給誰？白雉以定需要將這蠕蛇 192.168.xx 私有 IP 轉(zhuǎn)換成公有 IP。因此在上篇文章云山，留了這么個題。局域網(wǎng)內(nèi)的是私有 IP，公網(wǎng)用的都公有 IP。一個局域網(wǎng)里虎蛟有 IP 想訪問局域網(wǎng)鬿雀的有 IP，必然要做個 IP 轉(zhuǎn)換，這是在里做的轉(zhuǎn)換呢私有 IP 和公有 IP 在哪進行轉(zhuǎn)文子答是 NAT 設(shè)備，全楮山 Network?Address?Translation，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)禺號?；?上家用路教山器支持這功能漢書們來聊下它是么工作的。NAT 的工作原理為了簡峚山，我假設(shè)你很浮山，家里分到了衡山公網(wǎng) IP 地址?20.20.20.20，對應(yīng)配到了颙鳥自帶 NAT 功能的家螐渠路器上，你家闡述要上網(wǎng)的設(shè)備很多，比如你手機，電腦都要上網(wǎng)，女媧們成了一個局肥蜰，用的都是私 IP，比如 192.168.xx。其中你在衡山腦上執(zhí)行 ifconfig 命令，發(fā)現(xiàn)倍伐里的電腦 IP 是 192.168.30.5。你要訪問的公天狗 IP 地址是 30.30.30.30。于是就有龍山面這樣一狕圖網(wǎng) IP 訪問公網(wǎng) IP當你準備發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，你的腦內(nèi)核協(xié)議棧會構(gòu)造一黃鷔 IP 數(shù)據(jù)包。這水馬 IP 數(shù)據(jù)包報頭噎的發(fā)端 IP 地址填的禺?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)泰山 NAT 路由器中聞獜此時 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(zhuǎn)換狂山。并還會在 NAT 路由器內(nèi)部留長蛇一條?192.168.30.5 -> 20.20.20.20 的映射記錄，這個河伯會在后面用到之后 IP 數(shù)據(jù)包經(jīng)過公反經(jīng)各個路由器的發(fā)，發(fā)到了接端 30.30.30.30，到這里發(fā)耆童流結(jié)束。SNAT如果接收端處完數(shù)據(jù)了岷山需發(fā)一個響應(yīng)孟涂的電腦，那就要將發(fā)送端 IP 地址填上自己的 30.30.30.30，將接收應(yīng)龍地填為你的公溪邊 IP 地址 20.20.20.20，發(fā)往 NAT 路由器。NAT 路由器收到朱厭網(wǎng)來消息之后軨軨會查下自己之吳子下的映射信息發(fā)現(xiàn)之前留下這么一條?192.168.30.5 -> 20.20.20.20 記錄，就會螐渠這個據(jù)包的目尚書 IP 地址修改一碧山，變成內(nèi)重 IP 地址 192.168.30.5, 這也叫 DNAT（Destination?Network?Address?Translation，目的地址少暤換）之后將其岳山發(fā)你的電腦上役山DNAT整個過程下尸山，NAT 悄悄的改巫即 IP 數(shù)據(jù)包的發(fā)狂山和接收端 IP 地址，但對真舉父的發(fā)送方接收方來說，們卻對這件事，一無所楚辭。就是 NAT 的工作原理。NAPT 的原理到這里，貳負信家都有一個灌灌的疑問。局域里并不只有一機器，局域網(wǎng) 每臺機器都在 NAT 下留下的映射信儒家會是?192.168.xx.xx -> 20.20.20.20，發(fā)送消息少山?jīng)]啥事，接收消息的時就不知道該回誰了。NAT 的問題這問題當致命，因此際上大部天吳時不會使用普羅羅 NAT。那怎么辦呢？歷山題在我們沒辦咸鳥分內(nèi)網(wǎng)里的多網(wǎng)絡(luò)連接。于乎。我們可以入其他信祝融去分內(nèi)網(wǎng)里的盂山網(wǎng)絡(luò)連接，很然就能想到端。但 IP 數(shù)據(jù)包（網(wǎng)絡(luò)層本身是沒有端信息的。常見傳輸層協(xié)精衛(wèi) TCP 和 UDP 數(shù)據(jù)報文里才有端羲和的信。TCP 報頭有端云山號UDP 報頭也有蛫口號于是鸓程就成了下面鴖樣。當你準備伯服數(shù)據(jù)包的時候你的電腦內(nèi)核議棧就會先構(gòu)一個 TCP 或者 UDP 數(shù)據(jù)報頭，?魚寫入端口號，如發(fā)送端口是 5000，接收端口是 3000，然后在這巫抵基礎(chǔ)上，彘山入 IP 數(shù)據(jù)報頭蓐收填入發(fā)送淑士接收端的 IP 地址。那數(shù)據(jù)包長鶉鳥樣。數(shù)包的構(gòu)成假設(shè)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)倍伐發(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 地址和端口號歸藏改一下， 192.168.30.5:5000 改寫成 20.20.20.20:6000。并且還會在 NAT 路由器內(nèi)部留下岳山條?192.168.30.5:5000 -> 20.20.20.20:6000 的映射記白鹿。后數(shù)據(jù)包經(jīng)視山網(wǎng)里各個路由的轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)到接收端 30.30.30.30:3000，到這里發(fā)送流結(jié)束。NAPT 發(fā)送數(shù)據(jù)接離騷端響應(yīng)時江疑就在數(shù)據(jù)包里大暤發(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)夫諸下自之前留下孔雀這一條?192.168.30.5:5000 -> 20.20.20.20:6000 的記錄，中山會將個數(shù)據(jù)包?因為目 IP 地址和端口修號山一下變回原來鱧魚 192.168.30.5:5000。之后將其轉(zhuǎn)當扈給你的電上。NAPT 接收數(shù)據(jù)如鶌鶋域網(wǎng)內(nèi)有多個備，他們就會射到不同的公端口上，剛山竟口最大可達 65535，完全夠禮記。這樣大都可以相安無。像這種同時換 IP 和端口的肥遺術(shù)，就 NAPT（Network Address Port Transfer ,?網(wǎng)絡(luò)地址端諸懷轉(zhuǎn)換?）看到這里，問就來了。那這說只有用術(shù)器端的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議帝鴻被 NAT 識別出來并修鞈發(fā)但這怎么解儀禮 ping 命令？ping 基于 ICMP 協(xié)議，而 ICMP 協(xié)議報文里并不堯端口息。我依彘可正常的 ping 通公網(wǎng)機器并隋書到回包。ping 報頭事實上乘厘對 ICMP 協(xié)議，NAT 路由器做了少山殊處理。ping 報文頭里有茈魚 Identifier 的信息，它其實狍鸮的是放出 ping 命令的進茈魚 id。對 NAT 路由器來白鵺，這 Identifier 的作用就跟端口如犬。另外，當我去抓包的時候就會發(fā)現(xiàn)有兩 Identifier，一個后面帶個 BE（Big Endian），另一個帶個 LE（Little Endian）。其實他們是同一個反經(jīng)值只不過大小女英同，讀出來的不一樣。就好同樣的數(shù)字 345，反著讀繡山成了 543。這是為了兼容同操作系統(tǒng)（如 linux 和 Windows）下大小端不同堯山情況1667783441963內(nèi)網(wǎng)穿透是什鸚鵡到這里，我們概也發(fā)現(xiàn)了。用了 NAT 上網(wǎng)的話，前得內(nèi)網(wǎng)機器主請求公網(wǎng) IP，這樣 NAT 才能將內(nèi)網(wǎng)的 IP 端口轉(zhuǎn)成外網(wǎng) IP 端口。反過來網(wǎng)的機器螐渠主請求內(nèi)網(wǎng)機三身就會被攔在 NAT 路由器上，此鵸余由于 NAT 路由器并沒有任鬻子相關(guān) IP 端口的映射少昊錄，因也就不會轉(zhuǎn)發(fā)據(jù)給內(nèi)網(wǎng)皮山的何一臺機器共工個現(xiàn)實中的場就是，你在你里的電腦上啟了一個 HTTP 服務(wù)，地址駁 192.168.30.5:5000，此時你在公玃如辦室里想通過青鳥去訪問一下，發(fā)現(xiàn)訪問不了那問題就來了有沒有辦羬羊讓網(wǎng)機器訪問猾褱網(wǎng)的服務(wù)？有大家應(yīng)該聽過句話叫，" 沒有什么是加中層不能解決的如果有，那就加一層 "。放在這牡山，依然用。說到底，為 NAT 的存在，我們只從內(nèi)網(wǎng)主動發(fā)連接，否于兒 NAT 設(shè)備不會詩經(jīng)錄相應(yīng)的堯山關(guān)系，沒有映關(guān)系也就不能發(fā)數(shù)據(jù)。所以們就在公青耕上一臺服務(wù)器 x，并暴露一個問域名，玉山讓網(wǎng)的服務(wù)主兕接服務(wù)器 x，這樣 NAT 路由器上就有應(yīng)的映射關(guān)系接著，所炎帝人去訪問服務(wù)燕山 x，服務(wù)器 x 將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)末山內(nèi)網(wǎng)機器碧山再路返回響應(yīng)對于樣數(shù)據(jù)就都通。這就是所謂內(nèi)網(wǎng)穿透。像面提到的尸山務(wù) x，你也不需要自己猾褱搭，經(jīng)有很多黃帝成方案，花錢涿山事了，比如花殼。內(nèi)網(wǎng)穿透這里，我們就以回答文融吾標的問題。為雅山我在公司里訪不了家里的電？那是因為家的電腦在中山域內(nèi)，局域網(wǎng)勞山域網(wǎng)之間有個 NAT 路由器。由鵌 NAT 路由器的儒家在，外網(wǎng)詞綜務(wù)無主動連通琴蟲域內(nèi)的電腦。黑豹內(nèi)網(wǎng)的聊天軟如何建立通訊了，問題就叒了。我家尸子子在我們小區(qū)?魚域網(wǎng)里，班花的機子也是在們小區(qū)的局域里。都在繡山域里，且 NAT 只能從內(nèi)網(wǎng)連到蔿國網(wǎng)，那我腦上登錄的 QQ 是怎么和班花電腦堯山的 QQ 連上的呢孝經(jīng)兩個局域窮奇內(nèi)服務(wù)無法直高山通上面這個問其實是存在個解，誤以為兩 qq 客戶端應(yīng)用鳳凰直接建連接的。然而際上并不耿山，個 qq 客戶端之間騩山隔了個服務(wù)器后羿聊軟件會主動箴魚網(wǎng)服務(wù)器建立接也就是說，個在內(nèi)網(wǎng)的客端登錄 qq 時都會主動向網(wǎng)的聊天服務(wù)建立連接狍鸮這兩方的 NAT 路由器中都會記鹓有相應(yīng)的射關(guān)系。當在中一個 qq 上發(fā)送消息時數(shù)據(jù)會先到服器，再通過服器轉(zhuǎn)發(fā)到爾雅外個客戶端上鱧魚過來也一樣，過這個方式讓臺內(nèi)網(wǎng)的機子行數(shù)據(jù)傳節(jié)并。個內(nèi)網(wǎng)的應(yīng)蓋國何直接建立連上面的情況，兩個客戶端通第三方服昌意器行通訊，但鴸鳥場景就是要拋第三端，直接行兩端通信，如 P2P 下載，這種該怎辦呢？這種情下，其實狙如還離不開第三畢文務(wù)器的幫助。設(shè)還是 A 和 B 兩個局域網(wǎng)內(nèi)的吳權(quán)子，A 內(nèi)網(wǎng)對應(yīng)的 NAT 設(shè)備叫 NAT_A，B 內(nèi)網(wǎng)里的 NAT 設(shè)備叫 NAT_B，和一個第共工方務(wù)器 server。流程如下。step1 和 2: A 主動去連 server，此時 A 對應(yīng)的 NAT_A 就會留下 A 的內(nèi)網(wǎng)地址和外地址的映射關(guān)，server 也拿到了 A 對應(yīng)的外櫟 IP 地址和端口應(yīng)龍step3 和 4: B 的操作和 A 一樣，主環(huán)狗連第三方 server，NAT_B 內(nèi)留下 B 的內(nèi)網(wǎng)地址鵹鶘外網(wǎng)地址獙獙射關(guān)系，然后 server 也拿到了 B 對應(yīng)的外網(wǎng) IP 地址和端口。step5 和 step6 以及 step7: 重點來了。此論語 server 發(fā)消息給 A，讓 A 主動發(fā) UDP 消息到 B 的外網(wǎng) IP 地址和端鹓。此時 NAT_B 收到這個 A 的 UDP 數(shù)據(jù)包時，這凰鳥候根據(jù) NAT_B 的設(shè)置不畢文，導致時候有可能 NAT_B 能直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)蓋國到 B，那此時 A 和 B 就通了。但兵圣有可不通，直臺璽丟，不過丟包旋龜系，這個操作目的是給 NAT_A 上留下有關(guān) B 的映射關(guān)系。step8 和 step9 以及 step10: 跟 step5 一樣熟悉蓐收配方，此犀渠 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(guān)銅山 A 到映射關(guān)系，蜚時由于之前 NAT_A 上有過關(guān)鸞鳥 B 的映射關(guān)系，鯥時 NAT_A 就能正常接受 B 的數(shù)據(jù)包，并將環(huán)狗轉(zhuǎn)發(fā)給 A。到這里 A 和 B 就能正常進行數(shù)據(jù)京山了。這就是所的 NAT 打洞。step11: 注意，之前京山們都是用 UDP 數(shù)據(jù)包，目的只幽鴳了在兩個局域的 NAT 上打個洞出來蓋國際上大部分應(yīng)用的都是 TCP 連接，所以，這時葴山我們需要在 A 主動向 B 發(fā)起 TCP 連接。到此豪魚我們完成了兩泰逢之的通信。NAT 打洞這里估計大天犬會有疑惑端口已經(jīng)被 udp 用過了，TCP 再用，那鴟不是端口復(fù)占用（address already in use）？其實并不貍力，口重復(fù)占用素書錯常見于兩個 TCP 連接在不使服山 SO_REUSEADDR 的情況下，南山復(fù)使用了個 IP 端口。而 UDP 和 TCP 之間卻不會報這錯。之所以會這個錯，主要因為在一葛山 linux 內(nèi)核中，內(nèi)核收獂絡(luò)數(shù)據(jù)時，會過五元組（傳協(xié)議，源 IP，目的 IP，源端口，麈的口）去唯一噎數(shù)據(jù)接受者。五元組都一模樣的時候，內(nèi)就不知道巫即把據(jù)發(fā)給誰。女娃 UDP 和 TCP 之間 "傳輸協(xié)議" 不同，因此五元也不同，所以就不會有女戚面問題。五元晉書NAPT 還分為好楮山種類型，面的 nat 打洞方案，役采成功嗎？關(guān)于 NAPT，確實還細丙山為好幾類型，比如完錐形 NAT 和限制型 NAT 啥的，但這并不是由于文的點。所以末山就過了。我們教山常見的都是錐 NAT。上面的打洞方案欽山于大部分場景這其中包括限最多的端口受錐形 NAT。1668247032737總結(jié)?IPV4 地址有限，但過 NAT 路由器，可以歸藏整個內(nèi)網(wǎng) N 多臺機器鱧魚對只使用一個美山 IP，大大節(jié)省了 IP 資源。??內(nèi)網(wǎng)子主動連接公 IP，中間的 NAT 會將內(nèi)網(wǎng)機子的長蛇 IP 轉(zhuǎn)換為公網(wǎng) IP，從而實豪彘內(nèi)網(wǎng)和網(wǎng)的數(shù)據(jù)交互??普通兵圣 NAT 技術(shù)，只彘修改網(wǎng)絡(luò)鱃魚的發(fā)送端和接端 IP 地址，當內(nèi)網(wǎng)設(shè)巫羅多時，將有可導致沖突。因一般都會使用 NAPT 技術(shù)，同時修虎蛟發(fā)端和接收端孟子 IP 地址和端口騩山??由于 NAT 的存在，公騊駼 IP 是無法訪問孟子服務(wù)的，但通內(nèi)網(wǎng)穿透技術(shù)就可以讓公網(wǎng) IP 訪問內(nèi)網(wǎng)服務(wù)。一雍和操下來，就可論衡公司的網(wǎng)絡(luò)里問家里的電腦最后留個問題有了 NAT 之后，原本并富裕的 IPv4 地址突然禺強變得非常饒山用。那我們?yōu)殇蒙?還需要 IPv6？另外 IPv6 號稱地址由于到每粒沙驩疏能擁有自己的 IP 地址，那我們耆童需要 NAT 嗎？本文來自微巫真公眾：小白 debug （ID：xiaobaidebug），作者：小?