什么是公网IP、内网IP和NAT转换?

内外网IP与NAT技术解析
导读搞网络通信应用开发的程序员,可能会经常听到外网IP(即互联网IP地址)和内网IP(即局域网IP地址),但他们的区别是什么?

1、引言

搞网络通信应用开发的程序员,可能会经常听到外网IP(即互联网IP地址)和内网IP(即局域网IP地址),但他们的区别是什么?又有什么关系呢?另外,内行都知道,提到外网IP和内网IP就不得不提NAT路由转换这种东西,那这双是什么鬼?本文就来简单讲讲这些到底都是怎么回事。
什么是公网IP、内网IP和NAT转换?什么是公网IP、内网IP和NAT转换?

2、每台电脑都必须要一个公网IP吗?

答案:不是。

我们都知道,IPv4中的IP地址的数量是有限的(所以现在都在搞IPv6嘛),每次把一部分地址分配出去,那么就意味着能够用来分配的IP地址就更少了,而且随着现在手机,电脑等的快速发展,如果每个手机或者电脑都要求一个IP地址,那么显然IP地址是不够用的。

为了解决这个问题,我们可以采取这样的策略:例如对于一个公司来说,每个公司都会有一个属于自己公司的内网(也可以称之为局域网)。

内网(学名应叫局域网(Local Area Network,LAN))是在一个局部的地理范围内,一般可以是是几米内(比如家庭内网),也可以是方圆几千米以内(比如一个大学内网),将各种计算机、外部设备和数据库等互相联接起来组成的计算机通信网。

2、内网主要作用有:

1)共享传输信道:简单地理解就是不需要每台电脑一个外网IP地址;
2)传输速率高:内网之间的电脑因为没有外网网络拓扑的复杂性,所以互相通信的网络可以很快,比如从一个台电脑向另一台电脑复制一个几G的文件可能只需要数十秒时间。
3)误码率低:因为通信距离很近,所以误码率很低,换句话说就是网络很稳定(老一点的程序员都知道,读大学的时候同一个宿舍内网联网玩C/S游戏,几乎不会遇到断网或卡顿的事情,除非有人下毛片或者把网络给拔了,哈哈)。

3、公司的内网是如何实现内网IP地址分配和管理的?

假如我们给这个公司A分配了一个IP=192.168.1.1。我们把这个IP作为这个公司内网的网关吧。
在公司A的内网里面有3台电脑,如果这三台电脑要上网的话,我们需要给他分配一个IP,那么就像上一节提到的:我们一定需要去申请3个IP地址来使用吗?

答否。我们不一定需要去申请3个IP的,在我们这个内网里,我们可以指定自己的规则,例如,我们可以给这三台电脑随便分配三个IP(请注意,这三个IP不是去申请的,而且我自己随意给它分配的)。分别分配电脑A = 192.168.1.2 电脑B = 192.168.1.3 电脑C = 192.168.1.4。

而这个规则可以由我们的内网网关来管理,就像下面这样:
什么是公网IP、内网IP和NAT转换?什么是公网IP、内网IP和NAT转换?

4、NAT技术:实现内网电脑访问外网的能力

假如电脑A想要访问百度,百度的IP我们假设为:172.168.30.3:
我们都知道,电脑A的IP是我们虚构的,实际上可能并不存在这样一个IP,如果用电脑A的IP去访问百度,那肯定行不通。

我们也知道,由于百度和电脑A不在一个局域网内,所以A要访问百度,那么必须得经过网关。而网关的这个IP地址,是真实存在的,是可以访问百度的。

为了让 A 可以访问百度,那么我们可以采取这样的方法:让网关去帮助 A 访问,然后百度把结果传递给网关,而网关再把结果传递给 A,这样不就可以解决了?

不过电脑A、B、C都可能拜托网关去帮忙访问百度,而百度返回的结果 的目的IP都是网关的IP=192.168.1.1。那么网关该如何进行区分这结果是A的、B的还是C的呢?

我们去访问百度的时候,不是需要指定一个端口吗?只要我们把 A的IP + 端口 映射成 网关的IP+端口,不就可以唯一确定身份了?

例如A用端口60去访问百度,网关把 A的IP+端口60 映射成 网关的IP+端口80 不就可以了?

什么是公网IP、内网IP和NAT转换?什么是公网IP、内网IP和NAT转换?

百度把结果返回给网关的80端口之后,网关再通过映射表,就可以把结果返回给 A的60端口 了。
如果B也是用60端口去访问百度的话,也是一样,可以把它映射到90端口。

这种方法地址的映射转换,我们也称之为网络地址转换,英文为 Network Address Translation,简称NAT。

而像A、B、C这样的IP地址我们也称之为内网IP,即内网IP;而像网关,百度这样的IP我们称之为外网IP(即互联网公网IP)。

所以,一个典型的内网访问公网的原理,就像下图这样就可以实现了:
现在知道外网IP和内网IP了吧?

5、本文小结

为了解决IP地址短缺,技术专家们发明了内网技术,而内网技术的理论支撑就是NAT技术,所以搞网络通信的程序员非常有必要对NAT技术有一个深入的理解。

本文地址:https://www.linuxprobe.com/?p=134443

<think> 首先,我要理解用户的需求。用户的问题是关于区分家中网络使用的是公网IP还是内网IP的方法。用户提供了几个参考引用,我需要整合这些信息,同时结合自己已有的知识,提供一个清晰、实用的回答。 用户提供的引用[1]到[5]都围绕公网IP内网IP的区别分辨方法。引用[1]解释了公网IP是互联网可识别的地址,内网IP则是私有网络中的地址。引用[2]详细列出了内网IP的范围:10.*、172.16-172.31.*、192.168.*。引用[3]强调了两者的核心区别辨别方法。引用[4]补充了内网IP的具体地址。引用[5]则提到了公网IP的定义访问方法。 综合这些要点,我可以构建一个结构化的回答。先定义公网IP内网IP的区别,再具体说明分辨方法。分辨方法包括检查路由器显示的IP是否属于私有地址、利用在线工具验证、查看网络设置等。最后,添加实用建议相关问题,确保回答全面。 在回答中,我需要遵循系统指令:使用中文;数学表达式用$...$或$$...$$格式;生成相关问题;引用时自然地标明来源,如[^1]。还要确保内容真实可靠,基于用户需求参考资料。 现在规划回答结构:第一步,明确公网IP内网IP的定义;第二步,详细列出分辨方法;第三步,特殊场景提醒;第四步,总结建议;最后,生成相关问题。这样逻辑清晰,易于用户操作。 生成相关问题要基于主题,比如如何申请公网IP内网IP的安全问题、IP类型对访问的影响等,保持相关性。 最后,检查回答是否符合所有要求:格式正确,内容实用,引用恰当。目标是帮助用户轻松识别家中网络类型,并扩展相关知识。 </think> 以下是区分家中网络使用的是公网IP还是内网IP的完整方法,结合技术原理与实操步骤: --- ### **一、公网IP内网IP的核心区别** | **特性** | 公网IP | 内网IP(私有IP) | |----------------|------------------------|----------------------------| | **唯一性** | 全球唯一,全网可路由 | 仅在局域网内唯一,可重复使用 | | **地址范围** | 除私有地址外的所有IP | `10.0.0.0–10.255.255.255`<br>`172.16.0.0–172.31.255.255`<br>`192.168.0.0–192.168.255.255` [^2][^4] | | **访问性** | 可从互联网直接访问 | 需NAT转换才能访问外部 | | **典型用途** | 服务器、监控设备 | 家庭路由器、手机、电脑 | > **数学描述**: > 设IP地址为 $A$,则判断逻辑为: > $$ \text{内网IP} \iff A \in \left[10.0.0.0, 10.255.255.255\right] \cup \left[172.16.0.0, 172.31.255.255\right] \cup \left[192.168.0.0, 192.168.255.255\right] $$ > 若不满足上述条件,则为公网IP[^2][^4]。 --- ### **二、4种实操分辨方法** #### 1. **检查路由器WAN口IP** - **步骤**: 1. 登录路由器后台(通常访问 `192.168.1.1` 或 `192.168.0.1`) 2. 在“网络设置”或“状态”页查看 **WAN口IP地址** - **判断**: - 若IP属于内网地址(如 `10.x.x.x`, `192.168.x.x`)→ **内网IP**(运营商分配了私有IP) - 若IP为其他格式(如 `112.90.xxx.xxx`)→ **公网IP**(需进一步验证)[^1][^5] #### 2. **在线工具比对** - 访问IP查询网站(如 [ip138.com](https://www.ip138.com/) 或 [WhatIsMyIP.com](https://whatismyip.com))获取 **本机公网IP** - 对比路由器WAN口IP: - 两者一致 → **公网IP** - 不一致 → **内网IP**(运营商使用了NAT转换)[^3][^5] > 示例:若网站显示IP为 `121.32.xxx.xxx`,而路由器WAN口IP为 `100.127.xxx.xxx`(内网),则判定为内网IP。 #### 3. **命令行验证(Windows/Mac/Linux)** ```bash # 查看本机网关地址(通常为路由器内网IPipconfig (Windows) 或 ifconfig (Mac/Linux) # 查询公网IP curl ifconfig.me # 或访问 http://ipv4.icanhazip.com ``` - 若命令返回的IP与路由器WAN口IP不同 → **内网IP** [^1][^3] #### 4. **端口开放测试** - 在路由器设置端口转发(如转发TCP 8080到内网电脑) - 从外部网络尝试访问: `http://[你的公网IP]:8080` - 成功访问 → **公网IP** - 无法访问 → **内网IP**(运营商屏蔽或NAT导致)[^5] --- ### **三、特殊场景注意** - **IPv4 vs IPv6**: - IPv4地址枯竭导致运营商普遍使用 **NAT444**(多级内网转换),家庭网络多为内网IP - IPv6通常为公网地址(需路由器支持) - **运营商分配逻辑**: $$ \text{宽带类型} \rightarrow \begin{cases} \text{企业专线} & \text{通常分配公网IP} \\ \text{家庭宽带} & \text{多数分配内网IP} \end{cases} $$ 可致电运营商申请公网IP(部分需付费)[^3][^5]。 --- ### **四、总结建议** 1. **安全优先**:家庭用户无需强求公网IP内网IP通过NAT天然隐藏设备,降低攻击风险[^1][^5] 2. **需求驱动**:仅需远程访问NAS/监控时申请公网IP,否则使用内网穿透工具(如frp/ZeroTier) 3. **定期检查**:每年通过在线工具验证IP类型,防止运营商动态调整 ---
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