折腾Linux - 1.内网穿透
写在前面
本文只是记录自己在学习和做项目过程中，折腾的一些东西，并非专业，本人也是linux入门的小白，因为任务驱动，而产生了兴趣，遂开始整活。
而且将其记录下来，以后忘记怎么弄了，还可以找出来回顾温习一下。
如有错误或者我理解不深的地方，希望看管们指出来 ：D
本小白今年9月也开始了烟酒生（雾）的生活，确实烟酒生和自己想象中的有些出入，有好也有坏。但我们实验室里竟然让我发现了个宝贝，那就是实验室的服务器。不过这个服务器的初衷是用来给学长们跑深度学习的，不过除了要毕业的学长，一般也很少有人用。
这么好的资源竟然没人用？！那不行，那我得整点活。刚开始的时候，基本上完全不太懂linux，也在慢慢看“字典书”（就是那种指令大全类型的，并未涉及到linux内核原理这些的书）。
以前自己搞了个阿里云服务器，用xshell整过一些东西，比如最基础的搭建个博客啊，部属个项目啊啥的。然后我试图用xshell徒手连实验室的服务器。
结果那必然是失败啊，根本ping不通啊。拍查了半天，原来我的电脑是连接的校园网，而实验室的服务器（下面简称服务器）在另外一个网络内，这怎么可能访问嘛。
查了很多资料，发现有两种种解决方法，分别是路由器端口映射和内网穿透。这就是本篇博客的内容了。
为什么两个内网下的设备无法连通？
解答这个问题，需要了解网络模型、公网内网
网络模型
OSI 七层网络模型由国际标准化组织进行制定，它是正统意义上的国际标准。但其实现过于复杂，且制定周期过长，在其整套标准推出之前，TCP/IP 模型已经在全球范围内被广泛使用，所以 TCP/IP 模型才是事实上的国际标准。TCP/IP 模型定义了应用层、传输层、网际层、网络接口层这四层网络结构，但并没有给出网络接口层的具体内容，因此在学习和开发中，通常将网络接口层替换为 OSI 七层模型中的数据链路层和物理层来进行理解。
网络接口层的知识就比较偏向底层硬件。我们平常的做的应用，基本上是在网际层IP以及传输层的基础上，进行连接，同时在应用层进行各种应用。
公网与内网
- 公有IP地址
一般称公网中的IP地址为公有地址。公有地址由Inter NIC（因特网信息中心）负责，这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。公有地址是全球唯一的，公网中不可能存在两个相同的IP地址。
范围：除了私有地址以外的地址，都属于公有地址
- 私有IP地址
一般称内网（即局域网）中的IP地址为私有地址。私有地址是非注册地址，用于组织机构内部使用。私有地址的范围如下：
- A类IP地址中：10.0.0.0–10.255.255.255
- B类IP地址中：172.16.0.0–172.31.255.255
- C类IP地址中：192.168.0.0–192.168.255.255
私有地址与公有地址不同，并不是由Internet分配的，是不允许出现在Internet中的，我们在公网中是看不到私有IP地址的，并且公有地址也不会使用上述的三类地址。所以，私有地址是不能直接与Internet连接的。
而如果想用私有地址与Internet连接来访问公网，那该怎么做？这就需要将私有IP地址转换成公网IP地址，与外部连接。所以，我们平时使用的路由器中会装有一个叫做 NAT（网络地址转换） 的软件，我们的路由器中会至少会有一个有效的公网IP，NAT会将我们的私有地址转成路由器中的公网IP与外部Internet连接。而同样的，因为使用的是路由器中的公共的公网IP来连接Internet，所以这个内网中的PC在Internet中显示的都是路由器的公共IP，这样做不仅提供了一定程度的安全，也可以有效的减缓可用的IP地址空间的枯竭问题。
比较典型的例子就是，我们学校的校园网，就是一个很大的内网，我们在内网中连接wifi，并上网，实际上仍然通过的是 **NAT（网络地址转换）**转换为公网IP来建立连接。
解决疑惑
两个设备之间建立连接，相互传送数据，数据会被由多个协议进行封装，即 应用层 - 传输层 - 网络层 - 网络接口层。
我们的设备是连接了路由器的，路由器下的所有设备都连接在该路由器的子网下，简言之，我们的设备都躲在路由器后。
我们访问一个网站，或建立一个连接，最终都是以路由器的IP发送出去。
但因为我们的设备A是主动访问一个公网服务器，路由器在建立连接后，是可以根据我们主动的访问时，网络协议中的信息，而将公网服务器发回来的信息，正确地发送给我们的设备A。
可是如果另外一个设备B，想要主动地来访问我们的设备A，这个时候，设备B访问的是路由器的IP。而路由器其实也不明白，设备B到底是想和内网下哪一个设备进行连接，因为内网下的设备对外暴露出来的，都是路由器的IP。
解决方案
1.路由器端口映射
路由器端口映射，原理就是指定路由器的一个固定端口（比如6000），使所有访问路由器IP（121.40.XXX.XXX:6000）的数据或信息，都转发到指定设备A的指定端口（例如22端口，用于SSH）。
那么最终的效果就是我直接访问 121.40.XXX.XXX:6000，路由器知道是转发给设备A的22端口，那我就可以访问到内网中，设备A的22端口了。
但是设备A除了我设置好的22端口，其他端口仍然还是无法访问，如果想要访问另一个端口，需要在路由器的端口映射中加入响应的映射配置即可。
可惜的是，我们实验室服务器网络连接的路由器，我不知道管理密码 ：( 。这种方案只能舍弃
2.内网穿透
搜索了一些关于内网穿透的工具，比如花生壳、frp以及很多专门做内网穿透的软件，最后发现，除了frp，其他基本上都是收费，就算有免费的，也基本上是半残废。
但是frp唯一一个要求就是你需要有个自己的云服务器，并且云服务器有公网IP。
这不，我正好有个阿里云学生机，虽然学生机啥都不行，但它便宜啊！而且还带公网IP，要什么自行车？！
frp的具体原理图如下：
下面就开始我们的配置
2.1 frp服务端安装配置
这里服务端，就是我们的阿里云服务器，使其作为frp的server端，接收client的连接
首先我们在终端依次输入下面的命令
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这里注意一点，由于服务器使用的是centos，因此一定要选的linux，其次amd64代表了设备的架构，一般都是amd64。如果选择错误的平台类型，自然下载下来的文件是无法运行的。
解压之后的文件目录如下图
其中 frpc_remote_ftp.ini 以及 nohup.out 是后续加进来的，如果解压后目录里没有是正常的。
此时，我们输入：
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其初始化配置文件：
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bind_port 代表了 frps 作为 server 监听的是 7000 端口，这个设置可以自定义。
然后我们在非插入模式下输入 :wq ，并点击回车退出vim。（具体vim的操作，自行百度。当然如果为了省事，可以使用 gedit 指令来打开文件）
此时，我们在当前 frp 文件的目录下输入：
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如果命令行出现上述输出，则表示启动成功，接下来就是内网设备启动 frpc 连接到 frps
2.2 frp客户端配置
在我们的内网设备中，仍然需要下载 frp。下载以及解压的方式同 [2.1frp服务器端配置](#2.1 frp服务端安装配置) 一样。
解压后，进入目录，因为内网设备是作为 client ，连接到 server，因此我们启动的是 frpc。
接下来我们配置 frpc.ini，命令行中输入：
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其初始化配置文件：
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修改完毕并退出后，我们在命令行中输入：
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如果没有黄色报错，那么久启动成功了
2.3连接测试
此时我们打开自己电脑的 xshell，创建一个新的连接：
其中 “名称” 可以随便填，“主机” 填的就是我们公网IP设备的IP地址（例如 121.XXX.XXX.XXX），端口号一定要与frp客户端配置中的 remote_port 相同。
配置好之后，点击确定，然后连接即可。
当然这一步作者只简单描述了步骤，关于具体xshell的操作，可以自行谷歌。
至此，我们的frp内网穿透就完成了。
写在最后
我们完成了内网穿透，可以通过转发，来访问到内网服务器的22端口，以此建立起ssh连接。
但是仍然有些许问题：
- 我们运行 frpc 或者 frps 程序后，此时终端会等待 frpc 与 frps 程序运行完毕，才可以运行其他指令。那为了保证连接，难道必须一直打开终端吗？
- 每次关机之后，frpc 与 frps 就会关闭。对于公网IP设备，本来就是云服务器，一直开着还没啥问题。但是内网设备有时是需要重启的，那怎么才能让 frp 程序随开机自启动呢？
上面两个问题也是我之前的疑问，不过后来查询各种资料与博客，才解决掉，总的来说算是处理的比较不错，基本上只要内网设备开着机，我就能连上。
具体的做法，由于篇幅限制，就不在这篇博客里赘述了，下一篇博客会写关于这方面的内容。
当然由于人之初，性本懒 （ : P ），更新还是随缘。
最后还是感谢读者看完这篇文章，谢谢支持
参考：
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