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文章目录1. IPv42. IPv63. NAT4. 动态分配 IP 地址1. IPv4 在互联网的世界中只有 0 和1 所以每个人都有一个由 0 和 1 组成的地址来让别人找到你。 这段由 0 和 1 组成的地址叫 IP 地址这是互联网的基础资源可以简单的理解为互联网的土地。
IP 地址是由一串 32 位的二进制数构成每台设备都需要独立的 IP 地址才能进入互联网。 为了方便阅读和记忆IP 地址在我们的设备上通常显示为点分十进制。那就是 点分十进制就是使用三个 . 把 32 位 4 字节的数字给分割开也就是分成 4 个部分每个部分分别使用 0~255 十进制整数表示。 比如上述的一串二进制数就变成了192.168.1.255
IPv4 使用简单、可靠。大家互信但是它有一个致命的缺点
那就是 数量 是有限的。 IPv4 地址是一个 32 位的二进制数意味着 IP 地址在逻辑上的最大总数为 2^32-1 个也就是 4294967295 个。 在互联网发展之初这是一个天文分数字但是随着互联网的发展速度越来越快比如智能手机、计算机、路由器… 互联网发展的速度超乎了所有人的想象IP 地址被迅速地消耗。
全球有 70 亿人口但是 IP 地址只有 43 亿个。一旦这些 IP 地址用完后来者将无法进入互联网。
为了防止 IP 地址耗光出现了 IPv6。
2. IPv6 IPV6 从根本上解决了 IP 不够用的问题是使用 16 字节来表示的。
和 IPV4 不同IPV6 的地址长度扩张到了 128 位是前者的 4 倍。 上述图片就是一串 IPV6 的地址。
长度增加后原有的点分十进制也不够用了于是 IPV6 改用十六进制表示。 上述图片就是改用的十六进制表示的。
IPv4 有 43 亿的地址IPv6 的长度是它的 4 倍是不是意味着 IPv6 的地址个数也是它的 4 倍也就是 172 个地址
答案是不是IPv6 的地址空间是 2^128-1IP地址 总数为 3402823… 总之是很多的。 多到可以给地球上的每粒沙子都分配一个 IP 地址。 IPV6 虽然地址个数足够使用但是当前世界上仍然是 NAT IPV4 动态分配 来进行网络组建的 真正使用 IPV6 的地方非常少。 这主要是因为 IPV6 不是 IPV4 协议的升级而是一个全新的协议。 两个协议之间无法兼容如果要使用 IPV6 那全世界的互联网设备都要同步更换硬件设备更换硬件设备需要花更多的资金。
3. NAT 这个方案的本质是使用一个 IP 代表一批设备也是可以提高 IP 地址的利用率只不过要使用端口号来区分不同的设备。 在 NAT 背景下就把所有的 IP 地址分为两个大类
1、内网 IP私有 IP 以 10.* 、172.16.* ~ 172.31.* 、192.168.* 开头的都是属于私网。
例如我的笔记本的 IPV4 地址是 192.168.21.1这就是一个私网 IP。 2、外网 IP 公网 IP除了私网剩下的都是公网。 NAT 要求公网 IP 必须是唯一的而私网 IP 可以在不同的局域网中重复出现。
如果某个私网里的设备想要访问公网的设备就需要对应的 NAT 设备路由器把 IP 地址进行映射从而完成网络访问。 反之公网的设备无法直接访问私网的设备不同的局域网的私网设备无法直接访问相互访问。 举个例子 每个人相当于是一个独立的 IP 地址快递员必须要知道这个人的 IP 地址才能找到这个人。 NAT 技术就是把每个 IP 地址变成一个小区快递员只需要把包裹交给门卫相当于是 NAT 门卫再将包裹交给住户。小区之内就是私网小区之外就是公网。 打开自己电脑的 cmd 键入 ipconfig就可以看到自己电脑的 IP 地址而且这个 IP 地址基本上都是私有 IP。
内网 IP 只要在局域网内部不重复即可而不同局域网中则是允许重复的。 源 IP 地址就是 192.168.21.2目的 IP 就是 1.2.3.4。 我的 IP 数据报经过 NAT运营商路由器设备之后此时就会把我的 源 IP 给改了。
此时源 IP 就是 NAT 设备的 IP61.185.187.142而目的 IP 还是 1.2.3.4。 站在服务器的视角看到的我的电脑的 IP 地址就是这个运营商路由器的地址。 当有其他的电脑接入运营商路由器的时候去访问外部服务器都会被路由器替换成路由器自己的 外网 IP。 因此服务器只能拿到路由器的 IP 不能拿到我的电脑的内网 IP 。 如果我的电脑不主动和服务器联系服务器也就不知道我的端口从而就无法主动找到我的电脑。 只要电脑是经过运营商路由器转发给服务器的服务器看到的源 IP 就都一样。
如果是多个电脑同时访问同一个服务器服务器的响应就会先发给路由器路由器根据这些电脑不同的端口号来区分决定先发给哪个设备。 NAT 机制能够有效地解决 IP 地址不够用的问题但是带来的副作用就是网络环境更加的复杂了。
4. 动态分配 IP 地址 动态分配 IP 地址就是在网络设备使用的时候再分配 IP 地址不使用的时候就不分配。 这样不仅提高了 IP 地址的利用率还可以节约有限的资源。
但是这个方案没有从根本上增加 IP 地址只是提高了利用率属于治标不治本。
