定义与核心特性
公有IP地址是由互联网编号分配机构（IANA）统一分配的全球唯一标识，可直接通过互联网路由访问，适用于服务器、网站等需要对外服务的场景。私有IP地址依据RFC 1918标准保留，仅在局域网内有效，通过NAT技术实现对外通信，具有地址复用特性。
- 全球唯一性：公有IP在互联网中具有唯一性，私有IP可在不同局域网重复使用
- 访问权限：公有IP支持双向通信，私有IP需NAT转换实现外网访问
地址范围与分配机制
| 类型 | 地址段 |
|---|---|
| 公有IP | 0.0.0.0 255.255.255.255（非保留段） |
| 私有IP | 10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16 |
公有IP通过ICANN分级分配给区域注册机构（如APNIC、ARIN），最终由ISP提供给用户。私有IP由本地网络管理员自主分配，无需付费且支持灵活配置。
NAT转换原理
- 数据包从私有网络发出时，路由器将源IP替换为公有IP
- 建立NAT映射表记录转换关系（源IP:端口 ↔ 公网IP:端口）
- 返回数据包根据映射表反向转换目标地址
动态NAT实现多对多地址转换，静态NAT则为特定设备保留固定公网IP。NAT技术有效缓解了IPv4地址短缺问题，同时增强内网安全性。
路由控制机制
公有IP路由基于BGP协议在全球范围传播路由信息，ISP路由器维护完整的互联网路由表。私有网络使用默认路由指向NAT网关，内部通信依赖交换机MAC地址表，外部访问通过策略路由实现。
- 公网路由：基于AS自治系统号进行跨运营商路由
- 私网路由：采用OSPF或静态路由协议管理内部流量
公有与私有IP的核心差异体现在地址范围、路由方式和访问控制三个层面。NAT技术作为关键桥梁，既保障了私有网络的安全性，又实现了有限公网IP资源的复用。随着IPv6的普及，地址分配机制和路由策略正在发生深刻变革。
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