如果你和大多数人一样，你的互联网服务提供商会给你一个单一的互联网协议地址，你的路由器会在你家里所有连接的设备之间共享这个地址。

这实际上违反了端到端原则，互联网就是围绕这个原则设计的。然而，只有这么多的IP地址可以使用-我们快用完了。

公共ip地址是有限的资源

可用的IPv4 IP地址不到42亿个。换句话说，地球上连接的设备比它们唯一的公共IP地址还要多。互联网上的IPv4地址已经用完了，尽管我们正在对它们进行配给。

您的ISP通常会为您分配一个IP地址，而不是您的互联网服务提供商为您家中的每个设备分配一个唯一的公共IP地址—每次您购买新电脑、平板电脑、智能**、游戏机或其他任何设备时，您都需要一个额外的IP地址。

公用ip地址与专用ip地址

你的路由器直接连接到互联网，它被分配给你的公共IP地址（可能会随着时间的推移而改变）。然后，路由器负责在家中的其他计算机和连接的设备之间共享公共IP地址。

路由器将本地IP地址分配给连接的设备。这使得他们可以在你家的路由器后面互相通信。但是，这些本地IP地址无法从Internet访问。换句话说，您的公共IP地址可能是23.24.35.63。任何人在互联网上都可以尝试连接到这个地址，他们会到达你的路由器。您的计算机的专用IP地址可能是192.168.1.100。当Internet上的某个人试图连接到该地址时，他们的计算机将在其本地网络上查找地址192.168.1.100。

如果这有点混乱，试着想想办公楼。办公楼的地址可能是500 Fake Street，Fake Town，USA。任何人都可以从世界任何地方向这个地址发送邮件-这个地址相当于公共地址。办公楼中的办公室可能是“203室”。与本地IP地址一样，“203室”并不是一个全球唯一的地址，它在许多办公楼中都有使用。如果你住在世界的另一边，就不能直接把邮件寄到203房间。你必须把邮件寄到办公楼本身。

网络地址转换（nat）和端口转发

当你连接到互联网上的某个东西时，比如一个网站，你的电脑会通过路由器发送数据包。您的路由器修改数据包并为路由器上的每个传出连接分配一个唯一的端口。当网站或其他服务器将数据发送回您时，它会将数据发送回该特定端口，并且您的路由器知道它应该将数据发送回启动原始连接的同一设备。这就是路由器如何使用一个IP地址同时处理多台计算机的互联网流量，并知道所有流量应该流向何处。

但是，在处理未请求的传入流量时，这可能会崩溃。例如，如果有人试图自动连接到你的路由器的IP地址，你的路由器不知道它应该把流量发送到哪里。你的路由器所能做的就是接收流量并丢弃它。这本质上意味着路由器就像一种防火墙，丢弃未请求的入站流量。

如果您想接收这个传入流量，您可以在路由器上设置端口转发。例如，您可以告诉您的路由器，您正在特定的本地IP地址的端口25565上运行Minecraft服务器。当您的路由器在端口25565上接收到连接时，它知道应该将该流量传递到您指定的本地IP地址。这就是为什么端口转发对于用作服务器并从本地网络外部接收未请求的入站流量的应用程序是必要的。

两种可能的未来

正如我们上面提到的，我们正在用尽IPv4的IP地址，尽管配给。从长远来看，每个设备都有希望拥有自己的IP地址。在短期内，你甚至可能没有一个自己的公共IP地址。

• 每个设备的IPv6地址：IPv4只有不到42亿个地址，但是IPv6可以提供2128个可能的IP地址。Wolfram Alpha可以帮助我们正确看待这个巨大的数字：即340282366920938463463374607431768211456个不同的IP地址，或者说地球上每个人都有大约501000000000000000个唯一的IP地址。一旦IPv6变得更加普及并取代IPv4，我们就可以在Internet上为每个连接的设备分配一个唯一的IP地址。
• 运营商级NAT：短期内，一些isp正努力向客户提供IPv4地址。运营商级NAT是一些isp正在研究的解决方案。使用运营商级NAT的ISP将为自己保留其公共IP地址。它将使用NAT（就像您的家庭路由器一样）向所有客户分发本地IP地址。客户在Internet上没有自己唯一的公共IP地址，也无法使用需要端口转发或直接连接的服务器软件。

互联网从来就不是为这么多连接的设备而设计的，采用NAT技术的家庭路由器是我们可以连接这么多设备而不迁移到IPv6的唯一原因。

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