• 本文为科普性质,我们在编写的时候尽可能避开了路由、NAT等底层知识,以便 0 基础用户理解。抬杠、抠字眼和喜欢对概念出警的朋友请绕道

什么是内网

通常情况下,内网 可以简单的理解为路由器创建的网络,连接到这个网络的电脑之间可以相互访问。

举个例子,假设我们的网络架构是这样的:

直接通过网线连接到 小明的路由器 上的 电脑 A电脑 B电脑 C 之间互相访问没有问题,例如:

  • 小明在 电脑 A 上启动了游戏服务器,监听端口 20000
  • 小明使用 电脑 B 打开游戏,连接 192.168.1.2:20000
  • 电脑 B 告诉路由器它想连接 192.168.1.2 的 20000 端口
  • 路由器知道这个地址对应 电脑 A,于是建立 电脑 B <-> 电脑 A 的连接,这样小明就成功连上了游戏服务器

同理,连接到 李华的路由器 上的几台电脑间相互访问也没有问题。

我们就可以认为小明的路由器下的几台电脑就位于同一个 内网 中,而李华的路由器下的几台电脑位于 另外一个内网 中。

小明和李华相互通信

当小明想和李华通信时,问题就出现了。因为 小明的路由器 和 李华的路由器 之间没有直接连接,也没有连接到同一个上级路由,它们并不知道如何连接到对方。

如果有公网 IP...

假如运营商给 小明的路由器 或 李华的路由器 分配了公网 IP,这个问题就迎刃而解。

举个例子,假如小明有一个公网 IP 1.1.1.1,那么李华就可以发起对 1.1.1.1 的连接:

  • 我们假设小明已经在路由器上配置了 10000 这个端口映射到 电脑 A 上的游戏服务器 (20000 端口)
  • 李华使用 电脑 D 打开游戏,连接 1.1.1.1:10000
  • 分配了公网 IP 后,李华的路由器 就可以告诉互联网它想连接 1.1.1.1 的 10000 端口
  • 因为这个公网 IP 分配给了小明,互联网中的路由器就会建立 李华的路由器 <-> 小明的路由器 的连接
  • 接下来,小明的路由器 会查询之前配置好的端口映射并将这个连接转发到 电脑 A 的 20000 端口
  • 最终,电脑 D <-> 小明的路由器:10000 <-> 电脑 A:20000 的连接

如果没有公网 IP 呢?

由于 IPv4 地址的稀缺,国内三大运营商(电信、移动、联通)基本都不给家宽用户分配公网 IP,更不用说一些二线小运营商了。

这就导致上面的连接无法成功建立,因为 李华的路由器 想连接到 小明的路由器 就必须告诉互联网对方的公网 IP,但是现在他们都没有分配到公网 IP。这时,二者想建立连接就需要使用内网穿透或 UDP 打洞等技术了。

什么是内网穿透

简单的说,内网穿透就是使用一台有公网 IP 的电脑 (frp服务器,下文称为节点) 作为 “中间人” 来与没有公网 IP 的电脑建立连接并转发数据。

  • 首先,我们假设 电脑 A电脑 D 和 穿透节点 都接入了互联网(绿色实线),但是只有 穿透节点 分配到了公网 IP,我们在这里用域名 frp.qinglin.co 替代。
    假如小明想让其他人连接 电脑 A 上的游戏服务器,他在 电脑 A 上开启了 frpc,此时 frpc 就会通过互联网与穿透节点建立一个连接(紫色虚线),我们将这个连接称为 隧道
  • frp服务器会给每条 隧道 分配一个端口号,也就是所谓的 远程端口。这里我们以 30000 为例。
  • 现在,李华就可以使用 电脑 D 通过互联网连接到 穿透节点:远程端口 了,也就是 frp.qinglin.co(蓝色实线)。
    连接建立后,穿透节点 会通过 隧道 联系 frpc,要求 frpc 连接 本地IP:本地端口(小明应该配置 127.0.0.1:10000),frpc 尝试建立这个连接(红色虚线)
  • 如果 frpc 不能成功连接到游戏服务器,就会出现 无法连接到本地服务 的报错。相反,如果连接成功,李华就成功建立了 电脑 D <-> 穿透节点 <-> 电脑 A (游戏服务器) 的一条连接
  • 现在,电脑 D 向 电脑 A 发送数据时,就会先发送到 穿透节点,再由 穿透节点 转发给 frpc,最后转发给游戏服务器,反之同理(蓝色实线)。

由于 电脑 D 并没有直接连接到游戏服务器,而是由 frpc 代为连接,因此游戏服务器看到的 IP 实际上是 frpc 的 IP,也就是 127.0.0.1。因此,如果小明想知道 电脑 D 的真实 IP,还需要进行 额外配置。


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