刚刚想到了一个问题，关于路由器和网络地址转换，百思不得其解。

V2EX = way to explore

V2EX 是一个关于分享和探索的地方

现在注册

已注册用户请登录

这是一个创建于 3273 天前的主题，其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

大多用户的上网方案：用路由器共享一个公网 IP 上网。（下有轻微排版，手机党横屏观看更加）

为此，路由器对数据包的地址字段做如下处理：
　　　　　　服务器地址　　　　　　客户机地址
原数据包　　<目的 IP+端口号>　　+　　<内网 IP+端口号>　　　路由器将其映射到
新数据包　　<目的 IP+端口号>　　+　　<公网 IP+新的端口号> 然后把数据包发出去

在接收反馈时再进行相反的映射。

问题来了，当几十台（保守估计）电脑同时使用路由器，每台电脑有许多进程同时上网时，路由器一共才 65536 个端口号，怎么着也不够用啊。
如果说，路由器端在硬件上扩充端口数，比如扩充到 655360 个，那么处理后的新数据包到达服务器后，其端口号也是非法的，超过上限。

所以到底是如何解决的？（只学过教材上的计算机网络，水平太渣，望不吝赐教）

路由器

端口

地址

公网

22 条回复 • 2016-01-07 09:38:37 +08:00

Chigogo

2016-01-06 20:06:39 +08:00

。。。

atc

2016-01-06 20:15:30 +08:00 via Android

够用的，路由器对外端口号不是一个内网主机独占，可以共用

wy315700

2016-01-06 20:16:54 +08:00

对称 NAT

ayouwei

2016-01-06 20:17:08 +08:00

端口并不能扩展，但是 IP 可以。

如果并发连接数超过 65535 ，需要增加公网 IP 解决

abcbit

2016-01-06 20:21:51 +08:00

你以為運營商 nat 怎麼解決的？就是 100.64.0.0/10 所用的技術
一個 ip 只有 65535 個端口，不夠用只能擴展 ip 。但實際上家用 nat 下的端口佔用沒那麼誇張，一般情況足夠用

ChangeTheWorld

2016-01-06 20:24:38 +08:00

多公网 IP 负载均衡，数据包打上回流标记确保源 /目标地址一致，运营商的 NAT 就是这么玩的

yexm0

2016-01-06 20:25:55 +08:00 via Android

同好奇移动的大内网是怎么做到那么多用户共用那几个 ip 的。

ayouwei

2016-01-06 20:35:35 +08:00

@yexm0 因为绝大部分连接是短连接， ms 级别就可以完成数据传输，连接关闭之后端口就可以分配给其它新连接使用；在某一个时刻连接数达到端口数上限的概率就小了。如果有 10 个 IP ，那么并发上限就是 65W ，正常用户行为很难同时搞出这么多连接

需要保持长连接的场景较少

jasontse

2016-01-06 21:11:58 +08:00 via iPad

192.168.1.2:52631 -> *:45296 -> 1.1.1.1:80
192.168.1.3:78996 -> *:45296 -> 2.2.2.2:80

端口是可以根据不同远程主机复用的，实在不够了就只能加出口 IP 负载均衡。

jasontse

2016-01-06 21:14:23 +08:00 via iPad

另外路由器上 655360 个以太网端口也是有挑战的， MAC 地址表没这么大。

msg7086

2016-01-06 23:30:12 +08:00

公网端口通过对方 IP 来映射，达到多个连接复用单个端口的效果。
如果不复用的话需要增加出口 IP 来增加连接数。
很多大企业的网络接入都会提供多个公网 IP 地址，实际上就有这个效果。

rrfeng

2016-01-06 23:31:53 +08:00

[如果说，路由器端在硬件上扩充端口数]
你是在逗我= =

ming2281

2016-01-06 23:43:39 +08:00

有多个进程没有关系,反正每台电脑分配一个私有网络地址(看这个 ip 池子有多大), 路由器最多到 ip 层, 只管转发 ip 报文就行, tcp 层的事情它管不着, 所以进程的事情与它无关(这是主机应当考虑的问题)

有多台电脑没有关系,路由器所能连接电脑做了上限(这个连接数应当是进行过充分考虑的,不必担心)

webjin

2016-01-07 06:47:59 +08:00 via Android

@ming2281NAT 工作在几层？

auser

2016-01-07 08:41:35 +08:00 via Android

生产系统上正在这么用
SNAT 端口搭配目的 IP 和协议一起用
这样的话基本上不会存在不够用的问题

mhycy

2016-01-07 08:59:14 +08:00

题主犯了个很常见的错误。

网络上，一个通讯需要 4 个信息进行标记
本地 IP:本地端口 <-> 对端 IP:对端端口

很显然在本地 IP ，对端 IP ，对端端口不变的时候，可用链路=端口的可用数
理论上对于一个对端服务器 IP 的一个端口， NAT 单 IP 同一时间的可用链路是 65535

即便是 QQ 这也是大学城等级的使用量了

Chigogo

2016-01-07 09:01:21 +08:00

@ayouwei 你这个在理
@abcbit 也许吧但是企业如果同开着 100 台电脑和 100 台手机，连接数还是相当可观的。弄不好就不够了呢？
@ChangeTheWorld 在理
@jasontse
192.168.1.2:52631 -> *:45296 -> 1.1.1.1:80
192.168.1.3:78996 -> *:45296 -> 2.2.2.2:80
这么搞得起来？
@jasontse 不会的，
@rrfeng 我说的是运输层端口，不是交换机物理端口。好吧，按照你那么理解……
@msg7086 多 IP 分流我能理解，但是“公网端口通过对方 IP 来映射”，不太好理解
@ming2281 NONONONO ，路由器是用到运输层端口的
@auser 稍微讲讲呗。我今天在想这个问题，我们公司可能就几十台电脑，但如果是大企业，好几层楼的，本地局域网用 B 类保留地址，那么还是必须解决这个问题的。书上习题总假设说企业会得到一个地址段，尼玛如今怎么可能好吗？就一个 IP 看来是很难做的。

Chigogo

2016-01-07 09:03:14 +08:00

@mhycy ？？路由器处理大量计算机，每台计算机又有大量连接数，路由器一共才 65535 个连接数，你说怎么办吧。

mhycy

2016-01-07 09:04:41 +08:00

@Chigogo
把话看懂再回复

Chigogo

2016-01-07 09:30:11 +08:00 via iPhone

@mhycy 看懂就不回复了。看不懂才回复。

jasontse

2016-01-07 09:33:40 +08:00 via iPad

@Chigogo
五元组，源地址 / 源端口 / 协议 / 目标地址 / 目标端口，只要有一项不同它就是另一组。

lyh3222

2016-01-07 09:38:37 +08:00

然后， UDP 和 TCP 是分开的，所以可以看成是 65536*2 个端口号