互联网是如何运作的

Question

我不太明白互联网是如何处理 IP 地址的。
例如，我家有一个路由器。有了这个路由器，我就得到了一个局域网。另外，我可以连接互联网。我的问题是：这里的互联网到底是什么。
在我看来，还有另一个更高级别的路由器，它来自一些提供 Internet 服务的公司，为我的路由器分配 IP 地址。从更高级别的路由器的角度来看，所有的路由器，比如我的路由器，形成了一个更大的“局域网”。
如果是这样，我不知道服务器是如何工作的。例如，每个人都可以登录google的服务器，因为我们知道它的IP地址。但是谁把这个 IP 地址给了谷歌呢？路由器？如果有路由器这样做，我们如何识别它？
比如A公司的路由器把IP地址给google，我用B公司的路由器上网。在这种情况下，似乎有两个局域网：我的局域网和谷歌的局域网。两个不同局域网中的两台机器如何通信？

Answer 1

让我们用一个现实生活中的例子来简单说明：

(Everything in this example is based on IPv4)

1. 任何人都可以在家里/办公室/公司等处创建 LAN。该 LAN 必须使用私有 IP 地址，在RFC1918 上定义。这避免了在世界不同地方拥有相同 IP 地址的非常可能的冲突。
2. 您的私人局域网可以通过路由器连接到公共互联网。路由器通常有一个连接到 LAN的私有IP 和一个连接到本地 ISP的公共IP 。路由器使用称为NAT的转换服务让您的私有IP 连接到公共互联网。
3. 本地 ISP 使用由称为区域 Internet 注册机构的组织分配的一系列公共IP 地址。ARIN适用于美国、加拿大、加勒比地区的一些地区和南极洲。欧洲、俄罗斯、中东、中亚等地区的RIPE。

4. 将本地ISP使用它的公共IP地址范围之ASIGN给其客户的路由器和互连到另一互联网服务供应商，连接到ISP的国际通常较多的ISP。存在由路由协议调节的互连大网（网络），用于计算路由器和其他路由器之间的最快路径。

5. 每个 ISP 必须有两个或多个 DNS 服务器，在其中IP address - domain name存储关系并可供任何人查阅。这些 DNS 服务器在其他高层DNS 服务器之间更新它们的信息，因此可以将更改复制到世界上的每个 DNS 服务器。

6. 当您在 LAN 中想要连接到http://www.google.com 时，您的 PC/平板电脑/手机/ 会向 DNS 服务器询问与该名称对应的 IP 地址（在本例中为216.58.210.164）。然后您的网络浏览器向该 IP 地址发送请求，您的本地路由器进行NAT转换，将请求的包发送到 ISP 路由器，然后将其发送到更高级别的 ISP 路由器，依此类推，直到该包以最快的速度到达谷歌或最短路径（路由协议）。

7. 谷歌回答将页面（HTML+CSS+图像+cookies）发送到您的路由器（同样，包将通过最快/最短的路径），您的路由器进行反向NAT转换并将其放在 LAN 上并到达您的 PC/平板电脑/手机。

显然，还有很多技术性的和更复杂的事情发生，但这只是一个基本的解释。

由于 IP 是无连接协议，因此从路由器到 google的路径可能与从google 到路由器的路径不同，这取决于路由协议的决定，这就是 IP /internet 的美妙之处。如果在文件传输过程中某个中间路由器出现故障，流量将使用另一个路由器重新路由，最终用户不会注意到它。

如果您在 Windows 上打开一个cmd并写入ipconfig /all，您将看到您的 IP、您的路由器的私有IP、您正在使用的DNS 服务器的 IP 地址和其他信息。

同样从那里写tracert www.google.com，你可以看到来自你的 PC 的请求包如何从一个路由器传输到另一个路由器，从一个 ISP 跳转到另一个，直到它到达谷歌。

由于全球互联网上服务器和服务的大量扩展，IPv4 地址已耗尽。ISP 必须实施 IPv6，因为它解决了问题并消除了NAT转换的需要，使 LAN 可以使用公共地址。