在我1几年，读大学，学计算机的时候，老师就说，这个ip地址很快就用完了。过不了几年，大家就用ipv6了。

从那时候到现在，至少有十年了。目前，依然没有看到 ipv6 在大范围使用的情况。

另外，现在随着云计算的普及，租用一个云服务器非常的方便。按理来说，这个ip地址消耗的速度，应该是更快了。

但大家依然还在使用 ip 地址，来登录云服务器。

看起来，这个ip地址是取之不尽、用之不竭呀。

真的是这样吗？

今天，围绕这个问题，我们来聊一下 ip 。

1、ipv4

我们通常说到的ip、用到的ip，指的就是 ipv4。

它是由4段数字组成。每段数字的范围是 0~255，256个。

所以，ip地址 的总数就是：256 x 256 x 256 x 256 = 4,294,967,296 ≈ 43 亿个地址

听起来很多，但全球人口 80 亿，电子设备的数量可能都不止几百亿了吧。

如果每一台设备，都发放一个独立ip。那么，这个ip地址肯定是不够用的。

那么，问题来了。这个事情，为什么不早点解决呢，当初在设计ip地址的时候，就没有想过这个问题吗？

没错，确实没有考虑过这个问题。IPv4 是 1981 年设计的，在那个年代，全球的互联网才几百台设备。而且，使用电脑的用户，都是大学、科研所、军队这些机构。

当时的计算机工程师们，谁也没有想到，互联网能像现在这样走进千家万户。

2、如何解决

ip地址会用完的问题，并非近几年才出现的，而是在上个世纪90年代就有人提出了这个问题，并且有了解决方法。

2.1 公网ip和私网ip

ip分为两种: 公网ip、私网ip（或者说局域网ip）。

公网 ip 是全球唯一的。

比方说，你买的服务器ip，就是一个公网IP，所有人只要打开浏览器，输入那一串数字，就能访问到你的服务器。

那什么是私网ip呢？

我们以家庭上网为例。

打开你的电脑、手机，你会看到每一个设备都会有一个ip。

这个ip是私网ip，或者说局域网ip。

顾名思义，这个局域网ip只在这个区域内有效，出了这个圈子，这个ip地址就没有意义了。

比方说，你让隔壁的邻居，输入你家电脑的ip，你会发现是访问不通的。虽然你们近在咫尺，但它在网络世界里面是不通的。

看下面这个图你就明白了。

每家每户的电子设备的ip都是局域网ip，都是由自家的路由器网关维护着。彼此之间不能直接通信。

所以，它们不需要独立的ip。因此，即便ip地址重复了也无所谓。

就好比你住在3栋2单元202，我也住在3栋2单元202。只不过，咱们是不同小区罢了。

根据上面的分析，可以看到公网虽然有限，但私网ip可以有无数个。

所以，这种划分方式，极大减轻了ip地址数量不足的问题。

2.2 nat技术

讲完上面这个背景知识之后，我们再来梳理一下上网的流程。

接下来，我们还是以家庭上网为例。

这里，我把整个链路的模型简化一下。

每个家庭的电子设备在上网的时候，它发送的数据都是先到达家庭路由器（网关），然后，通过路家庭由器再给到运营商（联通、移动……）的公网服务器。

这个时候，你的这条数据就正式进入了互联网的世界。

而这个公网服务器，有独立的ip，然后，它会将你的数据，发送到目标服务器上。

手机 192.168.1.2  ──┐
电脑 192.168.1.3  ──┤── 路由器（NAT）── 公网路由器网关（NAT） IP 1.2.3.4 ── 互联网
平板 192.168.1.4  ──┘

我们的请求数据过去了，肯定会有响应数据回来。

而这些网络设备，它们在发送数据的时候，都会维护一个数据表。记录下这些数据的来源。

比方说，公网的服务器会记录——这条数据是老张家的路由器传过来的。老张家的路由器会记录，这条数据是手机传过来的……

当有数据传回来的时候，这些网络设备就会按图索骥，把响应数据给到对应的电子设备。

而这个记录数据来源映射关系的技术，就叫做NAT技术。

它的英文全称就是 Network Address Translation ，中文意思就是网络地址转换。

NAT数据表，记录着网络请求的映射关系。

内部IP          内部端口  公网IP      公网端口  目标IP           目标端口
192.168.1.2    54321    1.2.3.4    10001    142.250.80.46      443   ← 手机
192.168.1.3    61234    1.2.3.4    10002    104.244.42.65      443   ← 电脑
192.168.1.4    55678    1.2.3.4    10003    172.217.14.78      443   ← 平板

也正因为有公网、私网的划分，以及nat技术的存在，才让我们的ip地址，没有这么快的消耗殆尽。

2.3 IPv6

最后我们简单来提一下，ipv6吧。

说到底，ipv6这个方案才是从根上解决ip地址耗尽的方案。

ipv6长什么样呢？

ipv4是4段数字组成。

而ipv6，是8段十六进制数组成的。

它能覆盖的地址数量，达到 2¹²⁸ = 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 个地址。

这个数量用不完哈，根本用不完。

在ipv6的时代下，我们根本不需要再区分公网、私网，每一台设备都可以拥有一个独立的ip。

那为什么现在不推广呢？

主要两个原因：

1、不够紧迫。

2、从 ipv4 切换到 ipv6 ，这个改造成本会比较高。

其实，了解计算机发展历史的朋友，都会发现 —— 不管是硬件还是软件，不管是GPU、linux操作系统、缓存技术、数据库技术、消息队列技术、红黑树等等，

技术的发展和创新，都伴随着问题。

有了问题之后，聪明的人类，就开始想解决方案，当然，肯定会有很多的解决方案。

然后，市场或者行业协会，就会筛选出其中最优的解决方案。

而不是说，一拍大腿，我们今天搞一个数据库吧，我们今天搞一个http协议吧。

作为计算机行业的从业人员，我觉得落脚点还是放在生产实践中。

多去实践，通过问题来找解决方案，从而实现技术创新和自我提升。

ok，以上就是本期分享。