专用地址

RFC 1918指明了一些专用地址（private address）。这些地址只能用于一个机构的内部通信，而不能用于和互联网上的主机通信。换言之，专用地址只能用做本地地址而不能用作全球地址。在互联网中的所有路由器，对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发。2013年4月，RFC 6890全面地给出了所有特殊用途的IPv4地址，但三个专用地址块的指派并无变化，即
- 10.0.0.0到10.255.255.255　（或记为10.0.0.0/8，它又称为24位块）
- 172.16.0.0到172.31.255.255　（或记为172.16.0.0/12，它又称为20位块）
- 192.168.0.0到192.168.255.255　（或记为192.168.0.0/16，它又称为16位块）
上面的三个地址块分别相当于一个A类网络、16个连续的B类网络和256个连续的C类网络
采用这样的专用IP地址的互连网络称为专用互联网或本地互联网，或更简单些，就叫做专用网。显然，全世界可能有很多的专用互连网络具有相同的专用IP地址，但这并不会引起麻烦，因为这些专用地址仅在本机构内部使用。专用IP地址也叫做可重用地址（reusable address）
虚拟专用网，“虚拟”表示“好像是”，但实际上并不是，因为现在并没有真正使用通信专线，而VPN只是在效果上和真正的专用网一样

VPN的分类

由场所A和B的内部网络所构成的虚拟专用网VPN又称为内联网（intranet或intranet VPN，即内联网VPN），表示场所A和B都属于同一个机构
有时一个机构的VPN需要有某些外部机构（通常就是合作伙伴）参加进来。这样的VPN就称为外联网（extranet或extranet VPN，即外联网VPN）。
请注意，内联网和外联网都采用了互联网技术，即都是基于TCP/IP协议的。
还有一种类型的VPN，就是远程接入VPN（remote access VPN）

讨论另一种情况，就是在专用网内部的一些主机本来已经分配到了本地IP地址，但现在又想和互联网上的主机通信（并不需要加密），那么应当采取什么措施呢？
网络地址转换NAT（Network Address Translation）方法是在1994年提出的。这种方法需要在专用网连接到互联网的路由器上安装NAT软件。装有NAT软件的路由器叫做NAT路由器，它至少有一个有效的外部全球IP地址。这样，所有使用本地地址的主机在和外界通信时，都要在NAT路由器上将其本地地址转换成全球IP地址，才能和互联网连接。

在这里插入图片描述

NAT路由器收到从专用网内部的主机A发往互联网上主机B的IP数据报：源IP地址是192.168.0.3，而目的IP地址是213.18.2.4。NAT路由器把IP数据报的源IP地址192.168.0.3，转换为新的源IP地址（即NAT路由器的全球IP地址）172.38.1.5，然后转发出去。因此，主机B收到这个IP数据报时，以为A的IP地址是172.38.1.5。当B给A发送应答时，IP数据报的目的IP地址是NAT路由器的IP地址172.38.1.5。B并不知道A的专用地址192.168.0.3
当NAT路由器收到互联网上的主机B发来的IP数据报时，还要进行一次IP地址的转换。通过NAT地址转换表，就可把IP数据报上的旧的目的IP地址172.38.1.5，转换为新的目的IP地址192.168.0.3
当NAT路由器具有n个全球IP地址时，专用网内最多可以同时有n台主机接入到互联网。这样就可以使专用网内较多数量的主机，轮流使用NAT路由器有限数量的全球IP地址
显然，通过NAT路由器的通信必须由专用网内的主机发起。设想互联网上的主机要发起通信，当IP数据报到达NAT路由器时，NAT路由器就不知道应当把目的IP地址转换成专用网内的哪一个本地IP地址。这就表明，这种专用网内部的主机不能充当服务器用，因为互联网上的客户无法请求专用网内的服务器提供服务。

为了更加有效地利用NAT路由器上的全球IP地址，现在常用的NAT转换表把运输层的端口号也利用上。这样，就可以使多个拥有本地地址的主机，共用一个NAT路由器上的全球IP地址，因而可以同时和互联网上的不同主机进行通信［COME06］
使用端口号的NAT也叫做网络地址与端口号转换NAPT（Network Address and Port Translation）
NAPT把专用网内不同的源IP地址都转换为同样的全球IP地址。但对源主机所采用的TCP端口号（不管相同或不同），则转换为不同的新的端口号。因此，当NAPT路由器收到从互联网发来的应答时，就可以从IP数据报的数据部分找出运输层的端口号，然后根据不同的目的端口号，从NAPT转换表中找到正确的目的主机

方向	字段	旧的IP地址和端口号	新的IP地址和端口号
出	源IP地址：TCP源端口	192.168.0.3：30000	172.38.1.5：40001
出	源IP地址：TCP源端口	192.168.0.4：30000	172.38.1.5：40002
入	目的IP地址：TCP目的端口	172.38.1.5：40001	192.168.0.3：30000
入	目的IP地址：TCP目的端口	172.38.1.5：40002	192.168.0.4：30000

从层次的角度看，NAPT的机制有些特殊。普通路由器在转发IP数据报时，对于源IP地址或目的IP地址都是不改变的。但NAT路由器在转发IP数据报时，一定要更换其IP地址（转换源IP地址或目的IP地址）。其次，普通路由器在转发分组时，是工作在网络层。但NAPT路由器还要查看和转换运输层的端口号，而这本来应当属于运输层的范畴。也正因为这样，NAPT曾遭受了一些人的批评，认为NAPT的操作没有严格按照层次的关系。但不管怎样，NAT（包括NAPT）已成为互联网的一个重要构件