私网及NAT协议

在构建局域网时，通常局域网内部要使用私有IP地址，而管理员可以根据需求，选择一类、二类、三类的私有地址，这种私有地址我们一般称作私网地址，和公网相对，是没有真正连接到互联网上的。A B C三类网络都有一小块地址供全世界各地建设局域网使用，也就是每个企业都可以用私网，不同局域网的私网地址对应的主机是不一样的，这样就能够有效解决IPV4地址不足的问题。

私网地址分别为：

A类 10.0.0.0~10.255.255.255
B类 172.16.0.0~172.31.255.255
C类 192.168.0.0~192.168.255.255

不难看出来A类私网网址是B类数量的16倍，而B类又是C类数量的16倍，C类私网网址的数量为2^16，已经足够大部分的公司或企业进行IP地址的分配了，如果是特大型系统，也可以考虑使用A类或者B类，不过现实中这种情况比较少，所以我们看到的私网IP地址通常都是192.168开头的。

同时我们还要将私网与公网的关系和内网和外网的关系区分开来，

私网和公网是通过IP地址进行区分的，从特征上看私网IP并没有连接到互联网上，只是通过NAT协议在路由器层面连接到互联网，也就是一个局域网中的所有私网IP，对外看来是一致的，对方并不知道你是私网，也不知道你有多少台主机。而公网就是真正接入到互联网中的，我们可以通过网络对公网资源进行访问。

而内网和外网对应的是防火墙这个概念，在防火墙内的网络我们称之为内网，防火墙外的网络则为外网。我们常说的梯子，翻墙等就是通过这些工具暴露出来的接口（通常是socks5）的代理接口，翻越了国家防火墙（GFW）的限制，与国家防火墙外的代理服务器进行通讯。

那么私网中的计算机是如何访问到局域网之外的网络的呢？这就需要利用到NAT协议（网络转换协议）

NAT；NetWork Address Translation 在IP数据包通过路由器或者防火墙的时候重写来源IP地址或者目的IP地址的技术

典型情况

一个私有网络比如192.168.xx.xx和连接在这个网络上的一个路由器，路由器占用这个网络地址空间的一个专有地址，同时通过一个ISP提供的IP地址连接到因特网上，当信息从本地向互联网传递的时候，源地址从私有地址转换成公钥地址

缺点：一个具有NAT功能的路由器下的主机并没有创建真正的IP地址，因此不能参与某些因特网协议

优点：NAT能够减少IP地址不足的情况，使用方便。成本较低，并且可以阻止网络上的部分恶意活动

那么路由器是怎么知道哪个主机发送给外界消息的呢？当路由器接收到响应的时候，它又是怎么知道该转发给哪台主机的呢？

在一个私网IP的主机发送给NAT路由器消息的时候，路由器记录了它的内网地址和端口，并且分配给他一个全局地址和全局端口，这个地址关系记录在NAT路由表中，之后按照目的地址发送给服务器，一段时间后服务器响应，那么路由器根据目的地址和端口按照路由表转换成对应的主机地址，再发送给主机。简单来说就是有两次映射，针对出境包源地址进行替换，在NAT路由表中记录映射关系，针对入境包进行地址替换，找到对应的主机。