路由器|为什么我在公司里访问不了家里的电脑？( 二 )

整个过程下来， NAT悄悄的改了IP数据包的发送和接收端IP地址，但对真正的发送方和接收方来说，他们却对这件事情，一无所知。
这就是NAT的工作原理。
NAPT的原理
到这里，相信大家都有一个很大的疑问。
局域网里并不只有一台机器，局域网内每台机器都在NAT下留下的映射信息都会是 192.168.xx.xx -> 20.20.20.20 ，发送消息是没啥事，但接收消息的时候就不知道该回给谁了。
【路由器|为什么我在公司里访问不了家里的电脑？】
这问题相当致命，因此实际上大部分时候不会使用普通的NAT 。
那怎么办呢？
问题出在我们没办法区分内网里的多个网络连接。
于是乎：
我们可以加入其他信息去区分内网里的各个网络连接，很自然就能想到端口。
但IP数据包（网络层）本身是没有端口信息的。常见的传输层协议TCP和UDP数据报文里才有端口的信息。

于是流程就变成了下面这样子：
当你准备发送数据包的时候，你的电脑内核协议栈就会先构造一个TCP或者UDP数据报头，里面写入端口号，比如发送端口是5000 ，接收端口是3000 ，然后在这个基础上，加入IP数据报头，填入发送端和接收端的IP地址。
那数据包长这样。

假设，发送端IP地址填的就是192.168.30.5 ，接收端IP地址就是30.30.30.30 。
将数据包发到NAT路由器中。
此时NAT路由器会将IP数据包里的源IP地址和端口号修改一下，从192.168.30.5:5000改写成20.20.20.20:6000 。并且还会在NAT路由器内部留下一条 192.168.30.5:5000 -> 20.20.20.20:6000的映射记录。之后数据包经过公网里各个路由器的转发，发到了接收端30.30.30.30:3000 ，到这里发送流程结束。

接收端响应时，就会在数据包里填入发送端地址是30.30.30.30:3000 ，将接收端是20.20.20.20:6000 ，发往NAT路由器。 NAT路由器发现下自己之前留下过这么一条 192.168.30.5:5000 -> 20.20.20.20:6000的记录，就会将这个数据包的目的IP地址和端口修改一下，变回原来的192.168.30.5:5000 。之后将其转发给你的电脑上。

如果局域网内有多个设备，他们就会映射到不同的公网端口上，毕竟端口最大可达65535 ，完全够用。这样大家都可以相安无事。
像这种同时转换IP和端口的技术，就是NAPT（Network Address Port Transfer 网络地址端口转换）。
看到这里，问题就来了。
那这么说只有用到端口的网络协议才能被NAT识别出来并转发？
但这怎么解释ping命令？ping基于ICMP协议，而ICMP协议报文里并不带端口信息。我依然可以正常的ping通公网机器并收到回包。

事实上针对ICMP协议， NAT路由器做了特殊处理。 ping报文头里有个Identifier的信息，它其实指的是放出ping命令的进程id 。
对NAT路由器来说，这个Identifier的作用就跟端口一样。
另外，当我们去抓包的时候，就会发现有两个Identifier ，一个后面带个BE（Big Endian），另一个带个LE（Little Endian）。
其实他们都是同一个数值，只不过大小端不同，读出来的值不一样。就好像同样的数字345 ，反着读就成了543 。这是为了兼容不同操作系统（比如linux和Windows）下大小端不同的情况。

内网穿透是什么
看到这里，我们大概也发现了。使用了NAT上网的话，前提得内网机器主动请求公网IP ，这样NAT才能将内网的IP端口转成外网IP端口。
反过来公网的机器想主动请求内网机器，就会被拦在NAT路由器上，此时由于NAT路由器并没有任何相关的IP端口的映射记录，因此也就不会转发数据给内网里的任何一台机器。