前言

我们每天都会访问各种各样的网站，比如淘宝，百度等等。不免会思考，我们的设备是如何连接上这些网址的呢？要想搞清楚这个问题，首先就得先搞清楚内网ip和外网ip的联系。

网络结构

如图，假设我们的计算机现在就是设备一，我们想要访问百度。如果我们正使用着校园网，那么首先我们需要先通过校园网的路由器把我们的内网ip转为校园网的外网ip。然后通过这个外网ip先连接上湖南电信的网关，最后在连接上百度的网关。百度把你请求的信息回传到你的校园网网关，校园网网关再把信息传给你（整个网络呈网状结构，它会自动找到一条通往百度的路径——基于深度优先搜索或者广度优先搜索）。

这个过程就跟网购差不多。比如你现在在学校里订购了一本书，淘宝那边接收到你的订单准备好物品就开始给你发货了。他发现你的收货地址在湖南，于是它可能从杭州出发，先去了福建的中转站，然后再到江西的中转站，突然发现江西到湖南的中转站不通，于是它只能再绕到广东的中转站，最后再到湖南中转站。这些中转站就相当于公网上的各个网关。到了湖南中转站，快递小哥再把包裹送到你的校门（这就是最后一级网关）。这时快递小哥就走了，校门处的管理人员在根据的你的宿舍信息把包裹拿给你。（局域网内部的信息交流由校园网这个网关来处理）

注意点

1.公网ip具有世界范围的唯一性，而内网ip只在局域网内部具有唯一性。并且，一个局域网里所有电脑的内网IP是互不相同的,但共用一个外网IP。就像我们前面所说的你所在学校的校名在整个世界上只有一个，但是你学校里面的A栋大楼3层3号教室只有在你的校园内部才具有唯一性。别的学校也有A栋大楼3层3号教室。你只能跟快递小哥说请帮我把包裹送到xx大学，而不能说请帮我把包裹送到A栋大楼3层3号教室。

2.在局域网中，每台电脑都可以自己分配自己的IP，但是这个IP只在局域网中有效。而如果你将电脑连接到互联网，你的网络提供商的服务器会为你分配一个IP地址，这个IP地址才是你在外网的IP。两个IP同时存在，一个对内，一个对外。

3.互联网上的IP（即外网IP）地址统一由一个叫“IANA”(InternetAssigned NumbersAuthority，互联网网络号分配机构)的组织来管理。由于分配不合理以及IPv4协议本身存在的局限，现在互联网的IP地址资源越来越紧张。IANA将A、B、C类IP地址的一部分保留下来，留作局域网使用。具体如下

IP地址空间：
a类网
10.0.0.0~10.255.255.255
b类网
172.16.0.0~172.31.255.255
c类网
192.168.0.0~192.168.255.255

也就是说，如果你查到的ip地址在以上A、B、C类IP地址的范围内，它一定就是局域网的ip地址，否则就是公网的地址。

4.实际生活中不仅有一级NET技术，还有二级NET技术。也就是可能你的校园网关也只是个局域网。通过多级转换可以得到更多的地址。

内网IP与外网IP的基本概念

内网IP（局域网IP）： 内网IP是在局域网内部使用的IP地址，由局域网管理员分配。内网IP通常采用私有IP地址范围，如IPv4的 10.0.0.0/8、172.16.0.0/12 和 192.168.0.0/16。内网IP只在局域网内部有效，无法直接从公共网络（如互联网）访问。

外网IP（公网IP）： 外网IP是在公共网络（如互联网）上使用的IP地址，由互联网服务提供商（ISP）分配。外网IP是全局唯一的，可以用于在互联网上进行通信和访问。

内网IP与外网IP的关联关系

内网IP和外网IP之间的关联关系通常是通过网络地址转换（NAT）技术来实现的。

• NAT技术： 网络地址转换（NAT）是一种网络技术，用于将内部网络（内网）中的IP地址转换为外部网络（外网）的IP地址，以实现内网与外网之间的通信。NAT技术通常运行在路由器或防火墙设备上，它会在数据包经过设备时动态地修改数据包中的源IP地址或目的IP地址。

• 端口映射： 在NAT技术中，除了转换IP地址外，还会进行端口映射。内网主机通过路由器向外网发起连接时，路由器会将内网主机的IP地址和端口号映射为外网IP地址和一个新的端口号，以便外网主机回复数据时可以正确地路由到内网主机。

内网主机与外网主机的连接过程

• 内网主机发起连接： 内网主机想要连接外网主机时，首先会向内网网关（通常是路由器）发送连接请求。

• NAT转换： 内网网关接收到连接请求后，会将内网主机的IP地址和端口号进行NAT转换，将其映射为外网IP地址和一个新的端口号，并记录这个映射关系。

• 数据包传输： 经过NAT转换后，内网网关将数据包发送到外网，外网主机接收到数据包后进行处理。

• 回复数据： 外网主机处理完请求后，会向内网主机发送响应数据。这时，响应数据首先会发送到外网网关。

• NAT逆转换： 外网网关收到响应数据后，会根据之前记录的NAT映射关系，将外网IP地址和端口号转换为对应的内网IP地址和端口号。

• 数据传输到内网主机： 经过NAT逆转换后，数据包会传输到内网主机，完成连接过程。

在这个过程中，NAT技术起到了关键的作用，通过将内网IP地址和端口号转换为外网IP地址和新的端口号，实现了内网主机与外网主机之间的通信。

内网IP和外网IP应用场景

内网IP

• 内部系统部署：企业内部的系统和服务通常使用内网IP进行部署，提供内部员工使用。
• 内网开发测试环境：在开发测试过程中，可以使用内网IP搭建内部服务和环境，方便团队内部开发和测试。

外网IP

• 公共服务搭建：对外提供的网站、API服务等需要使用外网IP，在互联网上可被访问。
• 云服务部署：在云平台上搭建的服务通常使用外网IP，以便用户在任何地方都能访问。

内网IP和外网IP优缺点

内网IP

• 优点：安全性高，内网环境受到公司防火墙的保护，相对隔离于公共网络。
• 缺点：只能在局域网内部访问，无法直接与外部网络通信，需要通过NAT等技术实现与外部网络的连接。

外网IP

• 优点：可在全球范围内访问，适用于公共服务的部署和互联网通信。
• 缺点：安全风险较高，容易受到外部攻击，需要加强安全防护措施。

内网IP和外网IP安全注意事项

内网IP

• 防止内网IP泄露：内网IP地址是内部网络的重要标识，需要避免在公共场合泄露，防止遭到网络攻击。
• 加强内网安全防护：内网环境应设置防火墙、入侵检测系统等安全设备，保护内部网络安全。

外网IP

• 加强访问控制： 对外网IP部署的公共服务应实施访问控制策略，限制只有授权用户或设备才能访问，防止未经授权的访问和恶意攻击。
• 定期更新安全补丁： 外网IP部署的系统和服务需要定期更新安全补丁，修复已知漏洞，提高系统的安全性。
• 监控网络流量： 对外网IP的网络流量进行实时监控，及时发现异常行为和攻击，采取相应的安全措施进行应对。
• 数据加密传输： 在外网通信时，采用加密协议（如SSL/TLS）对数据进行加密传输，确保数据的机密性和完整性。
• 定期备份数据： 外网IP部署的重要数据需要定期进行备份，以防止数据丢失或被篡改，保证数据的可靠性和完整性。

总结

通过以上内容，我们深入了解了内网IP与外网IP的关联关系和连接过程，以及它们在开发部署中的应用场景、优缺点和安全注意事项。在实际应用中，我们应根据实际需求合理选择和配置内网IP和外网IP，并加强网络安全防护，确保系统的稳定运行和数据安全。

参考文章

• Tanenbaum, A. S., & Wetherall, D. J. (2011). Computer Networks. Pearson Education.
• Comer, D. E. (2014). Computer Networks and Internets. Pearson.
• Kurose, J. F., & Ross, K. W. (2017). Computer Networking: A Top-Down Approach. Pearson.
• Stevens, W. R., Fenner, B., & Rudoff, A. M. (2004). UNIX Network Programming: The Sockets Networking API. Addison-Wesley Professional.
• Cisco Systems. (n.d.). NAT (Network Address Translation).