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IPV4和IPV6,公网IP和私有IP有什么区别?

文章目录

  • 1、什么是IP地址?
    • 1.1、背景
    • 1.2、交换机
    • 1.3、局域网
    • 1.4、广域网
    • 1.5、ISP 互联网服务提供商
  • 2、IPV4
    • 2.1、什么是IPV4?
    • 2.2、IPV4的组成
    • 2.3、NAT 网络地址转换
    • 2.4、端口映射
  • 3、公网IP和私有IP
  • 4、IPV6

1、什么是IP地址?

1.1、背景

一台电脑数据可以直接存储在自己电脑的硬盘上,如果使用两台电脑可以使用网线连接,达到实时传输数据的目的,但是当需要使用多台电脑协同工作来提高效率,这时很明显网线的数量是完全不够的,因此交换机应运而生。

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1.2、交换机

定义:交换机(Switch)意为“开关”是一种用于电(光)信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。

网络交换机,是一个扩大网络的器材,能为子网络中提供更多的连接端口,以便连接更多的计算机。
以上来自 交换机百度百科

交换机(Switch)的出现使得电脑不再是点对点的连接,而是由每台电脑接入交换机,由交换机来分发给不同的设备。
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点对点连接:要传数据给哪台电脑,直接走相对应的接口传输即可,数据一定会传输到目标主机上。

当电脑都接入交换机,那电脑传到交换机的数据交换机不知道要将数据发送给哪台电脑?就像是没有写清楚具体地址的邮件包裹,因此数字虚拟地址(IP地址)出现。
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电脑在发送数据到交换机的时候带上要发送到目标主机的IP地址,那么交换机就知道要怎么发送。

1.3、局域网

当一堆电脑 + 一台交换机就组成了一个小的可以交互的网络,称为局域网

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当加入新的局域网。两个局域网要相互通信,那就需要两个局域网的交换机进行点对点连接
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再继续发展,当一堆交换机需要连接的时候,交换机之间进行点对点连接的数量显然是非常庞大的,同样会出现接口和线缆过多的情况,那么交换机之间会连接新的交换机。
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1.4、广域网

再发展,局域网设备越来越多,用户越来越多,最终几乎全球的用户都参与了到这个庞大的网络中,最终形成一个超级庞大的网络,就是广域网
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1.5、ISP 互联网服务提供商

广域网就是一个设备数量超级庞大的局域网。这样做也不容易,需要在各种重要的城市建设骨干服务器,还要在不同的区域布置分支服务器,并将线路布置到各个角落让我们去接入,需要大量的资金成本和后期维护,而做这些事情的就是 ISP 互联网服务提供商,也就是移动、联通和电信。这些都需要高成本,所以宽带都需要限速和计费。
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2、IPV4

2.1、什么是IPV4?

网际协议版本4(英语:Internet Protocol version 4,IPv4),又称互联网通信协议第四版,是网际协议开发过程中的第四个修订版本,也是此协议第一个被广泛部署的版本。

2.2、IPV4的组成

IPv4使用32位二进制(4字节)地址,因此地址空间中只有约42亿个地址。不过,一些地址是为特殊用途所保留的,如专用网络(约1800万个地址)和多播地址(约2.7亿个地址),这减少了可在互联网上路由的地址数量。随着地址不断被分配给最终用户,IPv4地址枯竭问题也在随之产生。基于分类网络、无类别域间路由和NAT(Network Address Translator, 网络地址转换)的地址结构重构显著地减少了地址枯竭的速度。但在2011年2月3日,在最后5个地址块被分配给5个区域互联网注册管理机构之后,IANA的主要地址池已经用尽。
以上来自 IPV4百度百科

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但是不是所有的地址我们都能使用,详细看下图。
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2.3、NAT 网络地址转换

2011年底,IPV4就已经枯竭了
2020年,亚太互联网信息中新发布出来一个新的地址,NAT,网络地址转换。
具体流程是:有5台电脑,ip分别是:192.168.0.1、192.168.0.2、192.168.0.3、192.168.0.4、192.168.0.5,路由器是接入广域网并执行NAT的,所以路由器就是网关,IP为6.6.6.6,当电脑A要访问广域网上一个IP为8.8.8.8的设备,则数据包从电脑A出来后,到达IP为6.6.6.6的网关,网关发现这个数据包是发往8.8.8.8的,就会将192.168.0.1发送来的数据包的IP映射成6.6.6.6,并记录好映射表,以6.6.6.6的IP把这个数据包发送给8.8.8.8。
这样,5台电脑发送的数据包都分别通过NAT把原有的IP转换成6.6.6.6,以6.6.6.6的IP把这个数据包发送给8.8.8.8。实现5台设备共用一个IP的效果。

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2.4、端口映射

上面的情况会存在一个问题,当数据从8.8.8.8传到6.6.6.6的时候不知道要发送到下面哪个主机?这就引入了端口映射 port mapping。

IP地址:端口号
如:6.6.6.6:1000

在IP地址后面增加一串端口号,网关会以不同的端口去和外网交互,然后把这些端口映射给局域网内的各个设备。传输数据的时候,除了IP地址的映射外,再额外加上端口号的映射,这样就可以实现共同一个IP还能精准传送数据了,以实现PAT多对一映射。
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最后,在NAT和端口映射的技术加持下,才让IPv4苟延残喘的坚持了很多年。

3、公网IP和私有IP

下图中6.6.6.6就是公网IP,因为它可以直接用来在广域网上交互数据

寄宿在6.6.6.6网关下面的192.168.0.1、192.168.0.2、192.168.0.3、192.168.0.4、192.168.0.5,就是私有IP

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公网IP可以向运营商申请,这样接入家里的光猫的IP就会变成不需要任何映射和转换,可以直接访问的地址了。
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4、IPV6

由于IPV4的弊端(不够用),IPV6出现。

IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”(互联网协议第6版)的缩写,是互联网工程任务组(IETF)设计的用于替代IPv4的下一代IP协议,其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。
以上来自 IPV6百度百科

IPV6由8组四位十六进制数组合而成。理论是可以提供约3.4*10^38个IP地址。
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目前IPV6不能直接和IPV4互通,必须借助其他的设备去做转换和映射。

IPV4终究有一天要埋没到历史的长河里~
学习资源来自 硬件茶谈

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