公网IP和私有IP

• IP地址是为了区分网络中不同主机所分配的一个地址，通过IP地址可以访问到每一台主机。
• IP地址分为公有地址和私有地址，公有地址由Internet NIC负责（比如中国互联网信息中心http://ip.cnnic.cn/），公有IP地址分配给注册并向NIC提出申请的组织机构使用，公有地址IP可以直接访问internet，大家可以打开电脑或者手机的浏览器，登录百度，搜索“IP地址查询”，就可以看到目前电脑正在使用的公有IP地址。私有地址主要有A、B、C三类，属于局域网范畴内，也就是所谓的内网IP。内网IP只能在局域网内被访问，出了局域网是无法访问internet的，安卓4.0以上版本的用户在连上WIFI或者蜂窝数据的情况下，可以打开设定-关于设备-状态中，会看到IP地址为192.168.x.xxx或者10.0.xxx.xxx，这些IP地址都属于私有IP地址。
• DHCP协议，即动态主机配置协议，会通过协议算法分配给一台主机一个IP地址，简单说就是动态分配，比如我们的设备连入无线路由器，那么无线路由器通过DHCP协议就会自动给设备分配一个http://192.168.xxx.xxx的私有IP地址。通过这个私有IP地址，路由器可以在网络层中分辨出谁是谁。注：这里的网络层说的是OSI七层结构中的网络层。
• NAT协议，也就是网络地址转换协议。通过这个协议，我们可以让处于内网中的多个设备的内网IP对应到一个公有地址IP上去，从而实现对internet的访问。可以说NAT协议是对目前ipv4地址日渐枯竭起到一个缓解作用。

接下来就是主题了：

• ipv4地址是很有限的，如今家家户户都拥有多台可联网设备，给每台设备都分配一个固定的公有IP地址是很不现实的。因此我们可以采用这样的办法：首先建立一个内网，这个内网可大可小，小的可以是一台我们家里常用的无线路由器所形成的局域网，大了可以是某个片区内的“局域网”（比如多个住宅小区形成的一个内网）。对于这样的内网，我们并不需要分配给其稀缺的公有地址IP，只需要用私有地址IP就行了（比如上面提到的http://10.0.xxx.xxx），而一些网关设备，或者说运营商的设备由于数量并不是太多，因此可以分配一个公网IP地址，然后我们电脑所使用的内网IP地址通过NAT协议套用上一个公网地址IP，这样就可以实现一个稀缺的公网IP地址+多个内网IP地址来访问Internet了。其中DHCP协议则负责内网和公有IP地址的分配。
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• 先声明：上这张图只是为了举例方便，帮助理解，现实中未必是这样的。图中的局域网可以理解为我们的无线路由器，用的是一个内网IP地址（由ADSL局端设备分配的一个内网IP），可以通过NAT转换成另外一个内网IP，也就是ADSL局端设备的内网IP地址（由宽带接入服务器给的内网IP地址），然后ADSL局端设备的内网地址又可以通过NAT转换成公有IP地址（即宽带接入服务器的IP地址），而宽带接入服务器则通过这个公有IP地址去连接internet。这样的话我们就可以不断复用内网IP地址来共享同一个公有IP地址，大大缓解了IP地址的稀缺性。

那么从物理链路拓扑上讲，交换机和路由器又有什么区别的？

 

交换机工作于数据链路层，用来隔离冲突域，连接的所有设备同属于一个广播域（子网），负责子网内部通信。

路由器工作于网络层，用来隔离广播域（子网），连接的设备分属不同子网，工作范围是多个子网之间，负责网络与网络之间通信。
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举个例子：
家用宽带路由器，其实是交换机和路由器的结合体，有两个网络层接口，一个连接运营商网络，物理上也就是wan口，IP地址由运营商分配。另一个连接家庭网络，没有物理接口，IP地址由自己通过路由器管理界面配置，一般默认是192.168.1.1
那另外几个Lan口干什么用的？这就是交换机接口，和家庭网络接口相连，负责家庭网络内部通信。

 

 

私有网段,有A,B,C三个地址段：

 

10.0.0.0--10.255.255.255

172.16.0.0--172.31.255.255
192.168.0.0--192.168.255.255

references:
https://www.zhihu.com/question/20465477/answer/31728857

https://www.zhihu.com/question/27186558/answer/35583897