說起IP地址大家都知道，但是經(jīng)常搞網(wǎng)絡(luò)的朋友應(yīng)該聽說過公網(wǎng)IP和私網(wǎng)IP，話說什么是公網(wǎng)IP什么是私網(wǎng)IP你了解嗎？還有幾年前就聽說IP地址資源枯竭了，為什么到現(xiàn)在還能繼續(xù)用，下面由億說電腦張一億給大家詳細解說下關(guān)于IP地址的這些話題。
Ip地址，全稱（Internet Protocol Address）翻譯成中文意思就是指互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址。關(guān)于IP地址簡單的講就是給所有的電腦分配一個統(tǒng)一格式的唯一的虛擬地址編號，IP地址的格式是一個32位的二進制數(shù)，通常被分割為4個“8位二進制數(shù)”，轉(zhuǎn)換成十進制就是每個數(shù)段從0-255，它表示的范圍是從0.0.0.0至255.255.255.255。
IP地址的作用是什么呢？IP地址好比就是我們每個人都有一個身份證一樣，每個號碼對應(yīng)一個人，不可能有重復(fù)，IP地址就好比每臺電腦都有自己上網(wǎng)用的身份編號，我們在網(wǎng)絡(luò)上交互的時候不管是發(fā)送數(shù)據(jù)還是接收數(shù)據(jù)都要帶上這個數(shù)字的虛擬地址。打個比方，有A、B、C三臺電腦連接在同一個交換機上，它們的IP地址分別為192.168.0.1，192.168.0.2，192.168.0.3，電腦A要給電腦C傳輸數(shù)據(jù)，就在發(fā)送的數(shù)據(jù)包的包頭里加上這個包含192.168.0.3這個IP地址，這樣數(shù)據(jù)包發(fā)送到交換機的時候交換機就會根據(jù)數(shù)據(jù)包包頭里IP地址才能準確的把數(shù)據(jù)包發(fā)送到電腦C而不是電腦B。我們這三臺電腦加上交換機就組成了一個小的可以用來交互數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)，這就是傳說中的局域網(wǎng)了。
三臺電腦組成的網(wǎng)絡(luò)太小了，我要去加入一個新的局域網(wǎng)，讓新的局域網(wǎng)能和之前的局域風(fēng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，我們只需要把這兩個局域網(wǎng)的交換機連接起來就可以了，于是我們得到了一個更大規(guī)模的局域網(wǎng)了。就這樣我們新增的局域網(wǎng)越業(yè)越多，同樣的出現(xiàn)的接口和線纜也越來越多，需要的交換機也越多越多，最后幾乎世界的所有人的電腦都加入到了這個局域網(wǎng)當中，這個宏大規(guī)模可以連接全世界的各種設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)就是廣域網(wǎng)。
要把世界所有的設(shè)備都連接起來可不是件容易的事情，需要在各種重要的城市建設(shè)骨干服務(wù)器，在不同的地方還要布置分支服務(wù)器并將線路布置到每個角落可以讓我們所有人都能接入進去。這是一個需要投入大量資金還要大量的后期維護的超大工程，帶頭做這些事情組織就是我們所說的ISP（互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商），也就是我們平時說電信、聯(lián)通和移動。正因為提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需要大量的成本所以他們是不可能免費給我們用的。
說完了局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)大家應(yīng)該對網(wǎng)絡(luò)的組成和原理大致解理了吧。再來看我們的主角IP地址，上面說了它是由4個8位的二進制組成，也就是2的32次方，折合十進制大約42.28億。也就是說它只能提供42.28億個地址，再加上有些IP地址有特殊的用途所以保留了下來不允許給大眾使用，真正給被我們所用的只有36.47億個。但是全球的人數(shù)已遠超這個數(shù)字了，即便有的人不用網(wǎng)絡(luò)，但是用到網(wǎng)絡(luò)的人也不可能只有一臺設(shè)備要用，所以現(xiàn)有的IPV4已經(jīng)不夠用了，在2011年的時候分配的IPV4就已經(jīng)枯竭了。
IPV4的地址已經(jīng)用完了，那么如果有新用戶繼續(xù)加入，很難做到讓每個設(shè)備都擁有自己的獨立IP地址。這就引進了一項新技術(shù)就是NAT網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換。
假設(shè)還是那三臺電腦A、B、C接到一個路由器上，IP分別為192.168.0.1，192.168.0.2，192.168.0.3，接入廣域網(wǎng)的IP假設(shè)為8.8.8.8，由于路由器是接入廣域網(wǎng)并執(zhí)行NAT的，這個路由器就是我們的網(wǎng)關(guān)。當其中一臺電腦要訪問網(wǎng)絡(luò)上IP為101.102.103.104的設(shè)備時，這臺電腦的IP會被轉(zhuǎn)換為8.8.8.8，以8.8.8.8這個IP把數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。路由器下的這三臺電腦都是通過NAT把原有的IP轉(zhuǎn)換成8.8.8.8再把數(shù)據(jù)包發(fā)送出去，實際上就是這三臺電腦共用一個IP。
同理，101.102.103.104這個網(wǎng)關(guān)它的下面也會掛載多臺電腦，問題來了，如果其中一臺電腦要接收數(shù)據(jù)包的時候101.102.103.104這個網(wǎng)關(guān)怎么知道要把數(shù)據(jù)包發(fā)送給哪臺電腦？這就用到了另一項技術(shù)-端口映射，在網(wǎng)關(guān)后面加個端口號，比如101.102.103.104：888，101.102.103.104：777，101.102.103.104：666等，這樣網(wǎng)關(guān)會以不同的端口去和外網(wǎng)交互，然后把這些端口映射給局域網(wǎng)內(nèi)的每臺電腦，傳輸數(shù)據(jù)的時候除了IP的映射外再加上端口號的映射，這樣就實現(xiàn)了多臺電腦共用一個IP還能做到精準傳送數(shù)據(jù)了，以實現(xiàn)PAT多對一映射了。
在NAT和端口映射的技術(shù)加持下，才實現(xiàn)了IPV4數(shù)量不夠的情況下又繼續(xù)堅持了這么多年。
看到這里相信大家已經(jīng)對公網(wǎng)IP和私有IP大致了解了，比如那幾臺電腦92.168.0.1，192.168.0.2，192.168.0.3就是寄宿在8.8.8.8網(wǎng)關(guān)下面的私有IP，網(wǎng)關(guān)的8.8.8.8就是可以直接對外交互的公網(wǎng)IP。每一個公網(wǎng)IP地址在網(wǎng)絡(luò)中都是獨一無二的，而私有IP只是網(wǎng)關(guān)下局域內(nèi)的IP，可能其它網(wǎng)關(guān)下也會有相同的IP，但這種IP只在局域網(wǎng)內(nèi)部使用不能拿到外網(wǎng)使用。
我們大多數(shù)用戶的網(wǎng)絡(luò)都是私有IP的，如果你想要公網(wǎng)IP只能去跟運營商申請，有了公網(wǎng)IP接入我們家中的光貓的IP就不需要通過映射和轉(zhuǎn)換，完全可以直接訪問。大部分人對于公網(wǎng)IP是沒有需求的，除非你要做一些互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，比如說做網(wǎng)盤或是架設(shè)服務(wù)器之類的操作都會用到公網(wǎng)IP，但是IPV4的資源越來越緊缺，現(xiàn)在申請公網(wǎng)IP也越來越難了。
為了解決IPV4的資源不足，IPV4升級到了IPV6，IPV6由8組4位16進制數(shù)組合而成，理論上可以提供3.4*10^38個IP地址，這個數(shù)字足以給我們用幾萬年了。但是IPV6想普及也是有一定難度的，因為IPV6跟IPV4是兩個完全不同的協(xié)議，它們之間不能直接進行交互，必須借助一些設(shè)備去轉(zhuǎn)換和映射，這就是為什么IPV6到現(xiàn)在都沒有普及的原因。不過隨著互聯(lián)網(wǎng)各大巨頭紛紛開始使用IPV6，再加上目前支持IPV6的設(shè)備也在逐漸取代IPV4，IPV6終究有一天會完全取代IPV4的！
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