NAT网络原理
words: 781 views: time: 2min总结一下为什么需要NAT网络，以及NAT网络的原理和作用
IP分类
IP本质上就是一个32位整数，分成前后两段，分别为网络号和主机号。为了可读性，用点分制将其分成了4个字节，一个字节8位从0到255。早期为了方便路由寻址，直接将IP分成了五大类，每一类规定了确定位数的网络号和主机号，后来为了更灵活高效的使用IP，改成了CIDR方法，可以根据具体情况定义网络号和主机号的位数。
NAT网络
但不管如何分类，可用IP始终是有限的，而设备总在增加趋近于无限，所以会有IP不足的问题。解决这个问题的办法是网络分为广域网和局域网，广域网使用公网IP，局域网使用私有IP，这样可以表示的设备数就可以是公网IP与私有IP的乘积，远大于32位IP原本所能表示的设备数了。但是在局域网进入广域网进行通信时就需要进行地址转换，这个转换就称为NAT（Network Address Translation）。
一般家用路由器都会自带NAT功能，当向外发送数据经过路由器时，NAT路由器会将数据包IP层里的源IP改为路由器的公网IP，以及将传输层的源端口改为路由器分配的端口，然后记录一条(私有IP:端口)与路由器(公网IP:端口)的映射记录，这个过程称为源网络地址转换SNAT（Source Network Address Translation）
相反，NAT路由器在收到返回数据时，会根据映射记录修改返回数据包中IP层的目的IP和传输层的目的端口，从而完成转发，称为DNAT（Destnation Network Address Translation）
内网穿透
NAT虽然能够上网，但前提是要内网机器主动请求公网IP才行，否则NAT设备不会存在相关的映射记录。解决办法是在公网部署一台代理服务器，并暴露一个访问域名，然后使用内网服务主动与代理服务器建立连接，这样在NAT设备上就有了内网机器与代理服务器之间映射关系，然后在代理服务器上建立应用层代理（管理与内网的连接然后对外开放）。如果用户去访问代理服务器，就可以与内网机器进行互通，从而可以实现内网穿透
聊天服务
两个独立局域网中的主机进行微信或QQ聊天时也并不是直接连接的，而是都连接到了公网的聊天服务器。两边的NAT路由器都会保存相应的映射关系，消息发送时都是先发到聊天服务器，然后再发送到另一边的客户端，这也是为什么客户端就算离线了，重新上线还能收到之前消息的原因。
参考：