起因

某一天，我突然发现，电脑跟手机的IP地址居然一模一样，所以引起了我的好奇心。所以有了下面这篇文章

IPV4

很久很久以前，一群聪明的程序员，为了方便网络中交流，发明了IP地址，经过激烈讨论，考虑了人口，成本，速度等多个因素后，规定了IP地址有2^32个（大约40亿个），觉得这个数量完全够用了，而且这个数量比较节约成本，他们满意的把这第四版IP地址叫做IPV4。

NAT

但是，他们没有想到的是，互联网发展速度堪称恐怖，各个国家需要的IP地址数量都很多。短短几十年，IP地址的数量就不太够用了，但是，如果增加IP地址数量，现有的路由之类的都要更换。因此，他们又发明了一个东西，叫NAT（Network Address Translation）也即网络地址转换协议。可以将私有地址转化为公有地址。

公有地址跟私有地址

有个这个NAT。现在的IP地址分为公有地址跟私有地址。只有有了公有地址，才能上全世界的网站。而私有地址，是局域网内使用的，连连魔兽之类的单机还是没问题的，也就是平常的192.168.x.xxx。

静态IP与动态IP

国家跟企业有钱可以购买一定数量的公有IP地址，这个IP地址是固定的，或者说静态的。而我们这些平民由于没钱也没必要，因此我们是不会去购买一个公有IP地址的，只能由我们的IP地址随意被联通电信等随意更改，所以我们的的IP地址是动态的IP地址。

IP地址随意变动有什么坏处呢？

对我们这些平常普通使用电脑，并没有什么问题，但是对于大企业，比如google，如果他们的IP地址是动态的，你会发现，今天你上google搜索，明天它就访问不了，因为他的IP地址变了，导致我们用原来的IP地址范问不到了。

就像你动不动就换电话号码，其他朋友怎么联系得到你？

可能你想问，那我平常跟朋友聊微信，我的IP地址变了，怎么还能跟他说话？

那是因为，你在微信上给别人发消息，其实是你发消息给服务器，服务器再把这消息发给你朋友，即你→服务器→朋友。

你的IP地址确实会随意变动，但是，你发的消息是发给腾讯服务器的，它的IP地址可没有改变。你不知道你朋友的IP地址也没关系，只要你朋友上微信，服务器就知道它的IP了，这样，服务器就能给你朋友发消息。结果就是你朋友就能收到你发给他的消息了。

QQ的消息为什么不会发到微信？

明明是同一个IP地址，为什么不同应用程序之间的消息不会搞错？你可能不屑，这简单啊，我标注好一个通道是QQ的，一个通道是微信的，QQ的消息就发到QQ那，微信的消息就发到微信那，不就行了。是的，确实是这样就解决了，但是实现方面，却是在TCP层加上了一个端口号。不同进程有着不同的端口号。因此才不会搞错。就像你家的地址只有一个，但一般都会写个谁谁谁收件，因此你妈的快递不会拿给你。

讲故事：为什么会产生两个客户端同一个IP地址

回到标题的问题，为什么两个客户端会有同一个IP地址呢。原因是，由于路由器里的NAT协议，你连着同个wifi的两个客户端被转换成了同一个公有IP地址，当然，他们在局域网里的私有IP地址还是不同的，不然路由器就都分不清是谁了。

举个例子，就以大学快递来举例吧。假设你是某大学的校长。现在，你的学校宿舍楼刚刚建好，因此你给他们分配了门牌，你把校长室的门牌设为192.168.0.1，其他学生宿舍有，192.168.0.102或192.168.0.105之类的。可当你去跟快递公司交谈时，他们表示不能帮学生把快递送到宿舍门口，因此，这些地址只能学校内使用，你把它叫做私有地址。

快递公司表示只能放在你们学校快递站，其他的学校里自己解决，学校快递站的地址，由于能对外使用，因此就是公有地址，这个学校的公有地址是223.168.200.200。而且，这家快递公司由于之前的客户信息泄露，导致产生了巨大亏损，所以他们还表示，快递上不会暴露客户的真实姓名。

而所有学生在收件的时候，都只能填写学校的地址（即标题的多个客户端拥有同一个IP地址）。那么，只有一个或者几个的快递站，如何做到对应这么多宿舍跟学生的快递呢？

聪明的你马上想到了办法，你买了一些快递柜放到快递站，这个快递柜有很多个柜子，你把这些柜子做端口，你给这些柜子一一编号，叫做端口号。然后你拿出了个表，用来记录给哪个宿舍的哪个学生的快递（忘了说，学生代表应用程序，宿舍代表客户端）。然后你跟学生说，记住自己是几号柜子，以后收件地址上顺便写上这个号码。比如，你是23204号柜子，你就这样填地址223.169.200.200：23204，然后，快递站工作人员根据表中对应的是哪个宿舍的哪个学生，比如你是192.186.102宿舍的第8000号学生，那么就对应比如192.168.102：8000，进行发放就可以了。而这个表，就叫做NAT表。而这种私有地址转公有地址的办法，就叫做NAT，每个路由器都会维护这么一个表。

可喜可贺，问题解决。不过需要注意的是，我这个例子里的学校地址并没有设置为动态的，如果是动态的地址，路由器过一段时间就需要向电信等服务商申请一个或者多个。

IPV6：每个人都有固定的公有IP

据预测，IPV4的地址将在2020年全部发完。因此，出现了IPV6，IPV6地址数量高达2^128（约3.4×10^38）个，全世界的人一人分配几百个IP地址都够用。不仅有些企业的软件已经支持IPV6，而且有一些标准表示只支持IPV6，不再兼容IPV4，估计再过不久，我们就都能有自己固定的公有IP地址了。

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