业余网络知识杂记
周末在家无聊，突然想到昨天在公司跟同事聊天的时候说到内网和公网，自己看似知道却不是很清楚，所以今天在网上搜索了一番，牵引这么多业余知识，并将其记录。
（1）ADSL是什么？
通常我们家拉的电信或者网通的网线通常都称之为adsl上网，我们习惯称为adsl拨号上网。其实，也就是一根电话线，然后电话线经过ADSL终端(因为和传统的调制解调器(Modem)类似，所以也被称为“猫”来连接电话线路。
它因为上行和下行带宽不对称，因此称为非对称数字用户线环路。它采用频分复用技术把普通的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道，从而避免了相互之间的干扰。即使边打电话边上网，也不会发生上网速率和通话质量下降的情况。
（2）网络地址转换（NAT）
网络地址转换（Network Address Translation）简称为NAT，是将IP数据包包头中的IP地址转换为另一个IP地址的协议。当IP数据包通过路由器或者安全网关时，路由器或者安全网关会把IP数据包的源IP地址和/或者目的IP地址进行转换。在实际应用中，NAT主要用于私有网络访问外部网络或外部网络访问私有网络的情况。NAT有以下优点：
- 通过使用少量的公有IP地址代表多数的私有IP地址，缓解了可用IP地址空间枯竭的速度。
- NAT可以隐藏私有网络，达到保护私有网络的目的。
私有网络一般使用私有地址，私有地址不会出现在共有网络上，RFC1918规定的三类私有地址如下：
- A类：10.0.0.0 - 10.255.255.255（10.0.0.0/8）
- B类：172.16.0.0 - 172.31.255.255（172.16.0.0/12）
- C类：192.168.0.0 - 192.168.255.255（192.168.0.0/16）
上述三个范围的IP地址不会在因特网上被分配，因而可以不必向ISP（Internet Service Provider）或注册中心申请，而在公司或企业内部自由使用。
NAT的基本转换过程
安全网关执行NAT功能时，处于公有网络和私有网络的连接处。下图描述了NAT的基本转换过程：
如上图所示，安全网关处于私有网络和公有网络的连接处。当内部PC（10.1.1.2）向外部服务器（202.1.1.2）发送一个IP包1时，IP包将通过安全网关。安全网关查看包头内容，发现该IP包是发向公有网络的，然后它将IP包1的源地址10.1.1.2换成一个可以在Internet上选路的公有地址202.1.1.1，并将该IP包发送到外部服务器，与此同时，安全网关还在网络地址转换表中记录这一映射。外部服务器给内部PC发送IP包1的应答报文2（其初始目的地址为202.1.1.1），到达安全网关后，安全网关再次查看包头内容，然后查找当前网络地址转换表的记录，用内部PC的私有地址10.1.1.2替换目的地址。这个过程中，安全网关对PC和Server来说是透明的。对外部服务器来说，它认为内部PC的地址就是202.1.1.1，并不知道10.1.1.2这个地址。因此，NAT“隐藏”了企业的私有网络。
安全网关的NAT功能
安全网关的NAT功能将内部网络主机的IP地址和端口替换为安全网关外部网络的地址和端口，以及将安全网关的外部网络地址和端口转换为内部网络主机的IP地址和端口。也就是“私有地址+端口”与“公有地址+端口”之间的转换。
安全网关通过创建并执行NAT规则来实现NAT功能。NAT规则有两类，分别为源NAT规则（SNAT Rule）和目的NAT规则（DNAT Rule）。SNAT转换源IP地址，从而隐藏内部IP地址或者分享有限的IP地址；DNAT转换目的IP地址，通常是将受安全网关保护的内部服务器（如WWW服务器或者SMTP服务器）的IP地址转换成公网IP地址。
（3）端口映射
参考地址：https://blog.****.net/songshiMVP1/article/details/51519767
对于初学者而已，我们学习的网络编程(如TCP,UDP编程)，我们通常都是在局域网内进行通信测试，有时候我们或者会想，我们现在写的内网网络数据和外网的网络数据有什么不同，我们内网的数据是如何走出外网的呢?
再者，我们大多人都是使用宽带上网，结果发现，A 和 B 的局域网 IP 都是192.168.31.11,当他们都访问百度浏览网页时，百度服务器回复数据时，如何区分是给 A 还是给 B 呢?
公有 IP 和私有 IP 的区别（也是本文的出发点）
首先，我们需要了解一下什么是公有 IP 和私有 IP ?
公有地址(Public address)：由 Inter NIC(Internet Network Information Center 因特网信息中心)负责。这些 IP 地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构，公有 IP 全球唯一，通过它直接访问因特网(直接能上网)。
私有地址(Private address)：属于非注册地址，专门为组织机构内部使用，说白了，私有 IP 不能直接上网。
①查看共有IP和私有IP的方法？
登录网站http://www.ip138.com/ 查看当前所在的公网地址。如图：
②查看运营商给我路由器分配的IP地址？
登录192.168.1.1，查看WAN口
③查看本机的局域网地址？
打开cmd输入ipconfig查看，找到使用上网的网卡，查看信息，本机是使用的无线网。
家里面通过路由器分出来的 IP 是私有 IP(局域网 IP)，大家可能会疑问，我们可以上网啊，怎么会是私有 IP 呢?租用(申请)公有 IP 是需要钱的。 运营商买了一些公有 IP，然后通过这些公有 IP 分出来，再分给一个一个的用户使用。这个过程有点类似于，我们去安装了宽度，通过路由器分出几个 IP，让好几个人都能上网，当然运营商通过公有 IP 分出来的过程肯定比这个复杂多了。所以，我们平时上网用的 IP 是私有 IP，真正拥有公有 IP 的是运营商(当然，我们可以租用一个公有 IP )。所以，A 家庭的局域网 IP 和 B 家庭的局域网 IP 相同很正常，但是，最终 A 和 B 能上网(数据走出去)还是通过运营商的公有 IP，毕竟，公有 IP 的资源有限，这一片区域的用户使用的很有可能(实际上就是这样的)是同一个公有 IP，这样的话，又回到前面的问题，假如 A 和 B 的局域网 IP 相同(192.168.31.11)，当他们同时访问百度服务器的时候，百度服务器如何区分哪个是 A，哪个是 B 呢?
端口映射
现在绝大多数网吧和lan网络都只有一个固定IP，在网吧内的客户端 你可以架设cs服务器，但是对外网来说，你只是一个固定IP网络的一部分，是不可能访问到的。如何把外网的IP映射成相应的内网IP地址，就是我们本课要讲的内容了
接下来，给大家介绍一下什么是端口映射?
端口映射是 NAT 的一种，它将外网主机的 IP 地址的一个端口映射到内网中一台机器，提供相应的服务。当用户访问该 IP 的这个端口时，服务器自动将请求映射到对应局域网内部的机器上。
现在市场上的家庭路由器都具备 NAT 功能，也可以实现端口映射。下图为小米路由器的端口映射设置图：
我们平时经过路由器，通过宽带，最终去到运营商那边，数据是从运营商出去，最终数据是回到运营商那边，运营商再把数据发送到用户的电脑。
路由器，至少有两个端口：WAN 口和 LAN 口。
WAN：接外部 IP 地址用，通常指的是出口，转发来自内部 LAN 接口的 IP 数据包，这个口的 IP 是唯一的。
LAN：接内部 IP 地址用，LAN 内部是交换机。
这里，我们简化这个过程，我们把运营商当做一个 NAT 设备。
为了方便大家理解，我们把 IP 的转化方向反过来分析(准确来说，公网转局域网)。
A 电脑的 IP 是局域网 IP(192.168.31.11)，这个 IP(192.168.31.11)是从路由器的 lan口分配的。
当我们上百度的时候，经过路由器的 wan口，进行相应的IP、端口转化：192.168.31.11:80 -> 10.221.0.24:8080,所以，从 wan口出去的地址为：10.221.0.24:8080。
最后，经过运营商，运营商那边会做相应的端口映射(而且是动态端口映射)，子网 IP(10.221.0.24:8080)转化为公网 IP(128.0.0.1:8888)，通过这个公网 IP 去访问百度服务器。
同理，B 的过程也是一样。通过这样的层层端口映射，最终保证地址(IP + 端口)的唯一性。A 和 B 访问百度服务器，尽管它们的局域网 IP 是一样的，但是最终它们访问百度的地址(IP + 端口)是唯一的，所以，百度服务器回复时，原路返回时能够区分到底给谁回。
如何让外网能够访问自己写的网络程序(服务器)
首先，我们需要在运营商那边申请(租用)一个公有 IP (长城宽带一年需要 2000 元左右)，假如这个公有 IP 为：128.0.0.123。
假如，我们写的服务器如下：
接着，找个 NAT 设备进行相应的端口映射，家庭路由器都有这个功能。这里以小米路由器为例：
映射关系如下：
其他人写客户端程序时(电脑能上外网)，只要指定目的 IP 地址为 128.0.0.123，端口为 8888，通过这个地址，就能找到192.168.31.248：8080，因为这两者已经建立好映射，如上图，这样，我们的服务器就能收到数据。
最后，可能会说，我们上网也没有设置端口映射也可以上网，为什么？
端口映射分为动态和静态动态端口映射:内网中的一台电脑要访问新浪网，会向NAT网关发送数据包，包头中包括对方(就是新浪 网)IP、端口和本机IP、端口，NAT网关会把本机IP、端口替换成自己的公网IP、一个未使用的端口，并且会记下这个映射关系，为以后转发数据包使用。然后再把数据发给新浪网，新浪网收到数据后做出反应，发送数据到NAT网关的那个未使用的端口，然后NAT网关将数据转发给内网中的那台电脑，实现内网和公网的通讯.当连接关闭时，NAT网关会释放分配给这条连接的端口，以便以后的连接可以继续使用。
动态端口映射其实就是NAT网关的工作方式。
NAT网关可以是交换机、路由器或电脑。
现在很多关于端口映射的文章都严重的误导人，许多不懂的人把端口映射软件用在自己的电脑上，其实端口映射是要在网关上做的！！！而网关很少是电脑，大部分人也不能控制网关，所以那几个端口映射的软件基本没用。
详细更多请参考 http://blog.51cto.com/luoyuehansong/66612
（4）交换机和路由器区别
引用知乎上面的一句话来形容：
路由器就像是出租车，上车后司机需要知道你的目的地（IP地址），然后司机来负责选择路线到达目的地，到达目的地的路线可能根据实际的交通情况有所变化。
交换机就像地铁，从A到B的路线是固定的，只要你选择了到达地址（MAC），你就只能乘坐某条固定的路线，地铁司机也不会问你去哪。
交换机主要工作在数据链路层（第二层）
路由器工作在网络层（第三层）。
转发依据不同：
交换机转发所依据的对象是：MAC地址。（物理地址）
路由器转发所依据的对象是：IP地址。（网络地址）
主要功能不同：
交换机主要用于组建局域网，而路由主要功能是将由交换机组好的局域网相互连接起来，或者接入Internet。
交换机能做的，路由器都能做。
交换机不能分割广播域，路由可以。
路由还可以提供防火墙的功能。
路由配置比交换机复杂。
https://www.jianshu.com/p/b132713c37c7
（5）内网穿透TCP打洞