IP地址的数量限制
我们知道, IP地址(IPv4)是一个4字节32位的正整数. 那么一共只有 2的32次方 个IP地址, 大概是43亿左右.
而TCP/IP协议规定, 每个主机都需要有一个IP地址.
实际上, 由于一些特殊的IP地址的存在, 数量远不足43亿; 另外IP地址并非是按照主机台数来配置的, 而是
每一个网卡都需要配置一个或多个IP地址。
初衷：是让每个网络上的设备都有一个唯一的IP~
但是现状就是IPv4地址是非常紧缺的，不够用
虽然CIDR在一定程度上缓解了IP地址不够用的问题(提高了利用率, 减少了浪费, 但是IP地址的绝对上限并没有增加), 仍然不是很够用。
解决办法：
动态分配IP地址
如果某个设备不上网，就不分配，只给上网的分配~~，只给接入网络的设备分配IP地址. 因此同一个MAC地址的设备, 每次接入互联网中, 得到的IP地址不一定是相同的;
举个例子
假如说我在写博客，此时就给我分配一个IP地址，但是我写完博客关机后，咔，我这个IP就被空闲出来了，就可以分配给其他的设备了。
但是治标不治本，所以我们有引入了NAT机制
NAT机制
把IP地址分成“外网IP”’和“内网IP”，用一个外网IP代替N个内网IP
举个例子：
就好比你买了一个快递，地址写的XXX省XXX县XXX区XXX大学，不用写几号楼，几零几。但是一个大学里有好多人，那怎么确定是谁的包裹，所以我们就可以通过收件人和联系电话再来做进一步的区分。
这些内网IP如何区分，就可以通过端口号来区分：
假设现在有设备A和设备B要同时访问服务器的8080端口：
1）：设备A =》路由器 =》 服务器
设备A发给路由器的IP数据报：
源IP 192.168.0.2 源端口：1000
目的IP：1.2.3.4 目的端口：8080
路由器正常是要把这个数据报原封不动的转发，但是此时触发了NAT机制，于是就产生了“移花接木”
路由器把IP数据报中的源IP进行了替换，替换成路由器的外网IP
路由器发给服务器的消息：
源IP：1.2.3.5 源端口：1000
目的IP：1.2.3.4 目的端口：8080
2）：设备B =》 路由器 =》 服务器
设备B先给路由器发IP数据报：
源IP：192.168.0.3 源端口：1000
目的IP：1.2.3.4 目的端口：8080
此时路由器发给服务器是同样触发NAT机制，再次“进行替换”
路由器发给服务器的消息：
源IP：1.2.3.5 端口：1001（此时刚才的源IP：1.2.3.5 源端口：1000 已经被用过了，如果使用同样的，那么路由器无法区分出这个请求到底是哪个主机的）需要使用不同的端口
目的IP：1.2.3.4 目的端口：8080
服务器看见两个请求，但是源端口不一样，所以服务器在返回数据时就可以根据源端口，来分别返回不同的数据。
NAT路由器将源地址从10.0.0.10替换成全局的IP 202.244.174.37;NAT路由器收到外部的数据时, 又会把目标IP从202.244.174.37替换回10.0.0.10;在NAT路由器内部, 有一张自动生成的, 用于地址转换的表;当 10.0.0.10 第一次向 163.221.120.9 发送数据时就会生成表中的映射关系
那么问题来了, 如果局域网内, 有多个主机都访问同一个外网服务器, 那么对于服务器返回的数据中, 目的
IP都是相同的. 那么NAT路由器如何判定将这个数据包转发给哪个局域网的主机?
这时候NAPT来解决这个问题了. 使用IP+port来建立这个关联关系
这种关联关系也是由NAT路由器自动维护的. 例如在TCP的情况下, 建立连接时, 就会生成这个表项; 在断
开连接后, 就会删除这个表项。
总结：
所以NAT机制（IP不够，端口来凑），这样就可以保证一个外网IP就可以代表一组局域网里的设备，于是就让IP地址的数量大大降低了，不用一个IP来代表一个主机，而是一个IP代表一批主机。
NAT技术的缺陷：
由于NAT依赖这个转换表, 所以有诸多限制:
无法从NAT外部向内部服务器建立连接;装换表的生成和销毁都需要额外开销;通信过程中一旦NAT设备异常, 即使存在热备, 所有的TCP连接也都会断开
IPv6
IPv6并不是IPv4的简单升级版. 这是互不相干的两个协议, 彼此并不兼容; IPv6用16字节128位来表示一个IP地址; 但是目前IPv6还没有普及;
拓展：
私有IP地址和公网IP地址：
如果一个组织内部组建局域网,IP地址只用于局域网内的通信,而不直接连到Internet上,理论上 使用任意
的IP地址都可以,但是RFC 1918规定了用于组建局域网的私有IP地址
10.*,前8位是网络号,共16,777,216个地址172.16.到172.31.,前12位是网络号,共1,048,576个地址192.168.*,前16位是网络号,共65,536个地址
包含在这个范围中的, 都成为私有IP, 其余的则称为全局IP(或公网IP);