问题补充： 服务器那么多，不应该每台服务器都去运营商购买公网IP吧。难道是使用NAT转换的吗？
根据我所知道的回答一下这个问题。
利用公有云（比如阿里云、腾讯云、华为云等）部署了应用之后，为了访问申请的云服务器，需要使用公网IP，公有云服务商不仅提供了固定的公网IP，更多采用的是弹性公网IP。
弹性公网IP的基础是：NAT
NAT即网络地址转换技术，是实现弹性公网IP的基础。
NAT地址转换将私网的地址映射到一个公网的地址，形成一对多的关系。内网与外网通信时，NAT路由器（大部分的路由器支持该功能，包括家庭使用的无线路由器和光猫）将本地的IP转换成公网的IP地址。
NAT网络地址转换的核心是一张表（源IP地址，源端口号，NAT IP地址，NAT IP 端口号）。
弹性公网IP
弹性公网IP是一种NAT IP，设置在云服务提供商的公网网关上，通过NAT的方式映射到云主机的私网网卡上。这样绑定了弹性公网IP的云主机就可以直接使用这个IP进行公网通信，但是在云服务器实例上是看不到的。
弹性公网IP与用户账号关联，并不是与云主机关联，用户独占互联网的公共IP。用户申请的弹性公网IP并不与云主机绑定，用户购买了某弹性公网IP地址后，可以将其绑定到指定的云主机，也可以选择解绑。
弹性公网IP绑定在需要的资源上，不需要时解绑并释放，可以解决公网IP资源，也避免了不必要的收费。
申请了弹性公网IP之后，可以将期绑定到云服务器实例，用于通过公网访问自己申请的云主机。
总结
腾讯云、阿里云、华为云均支持弹性公网IP。随着公有云业务的不断发展，云服务提供商的公网资源是远远不够的，目前通过运营商上网也采用了运营商级别的NAT。将来有可能所有的云主机均得采用弹性公网IP。
对于公有云服务商提供的云服务器的公网IP，大家有什么看法呢，欢迎在评论区，留言讨论。
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瞎回答的很多。实质上，并没有魔术。阿里云的ip就是买的，是一大段一大段ip范围买下的。
那些说类似专线独立ip的人，都是瞎掰，专线实质上是电信买下的ip范围里租一个给你用，电信那端通过调整路由表把对应的ip报文转发到你那根物理线路上。
阿里云的技术方式完全不一样。
首先阿里和电信一样，都是购买巨大的一段ip地址范围，它的地址范围不比电信小多少。ipv4的地址范围就是这些大佬买光的，国外aws，google，微软的ip范围更大。
其次，阿里云内部，不是简单的改路由器，而是当有bgp能力的核心路由把全网络里属于阿里云的ip报文导入数据中心后，通过服务器进行报文数据软交换，也就是常说的sdn（软件定义的网络）技术把ip分配给具体的虚拟机。这样确保虚拟机绑ip可轻松的自动绑定。当你在界面上点一下申请弹性ip的时候，阿里云就从它的ip池里空余的ip中，分一个给你，注意，这个ip池比阿里的机器数量，甚至虚拟机数量要大很多。当你分配了弹性ip后，如果要绑定弹性ip到具体某个虚拟机时候，背地里，阿里云就简单的把这个ip和虚拟机的路由关系告诉它的软交换服务器集群，然后所有进入阿里云中的报文里，属于这个ip的报文被投递给这台虚拟机。
一句话回答：就是买的。
通过BGP自治号(AS)查询，阿里云大约有3千万个公网IP，AS名称为“CNNIC-ALIBABA-CN-NET-AP”，有兴趣的可以自己去查。
另外这么多IP当然不可能是运营商分配的，事实上运营商的公网IP还没阿里云多，这些IP是阿里云向CNNIC申请，APNIC审核并最终由ICANN分配的。
在逻辑上阿里实际就是一个运营商，它和移动联通电信的网络连接，和移动联通电信三网互通原理完全一样，都是基于边界网关协议BGP，搞一次地址广播的花费至少就要花好几百万
全世界所有的公网IP地址都源自ICANN这个组织，这个组织掌握着全球“互联网地址簿”
互联网协议（IP）地址的空间分配、协议标识符的指派、通用顶级域名（gTLD）、国家和地区顶级域名（ccTLD）系统的管理、根服务器系统的管理等都是由ICANN负责管理。
ICANN先分配给亚太互联网信息中心（APNIC）、欧洲IP资源网络协调中心（PIPE NCC）、美洲互联网号码注册机构（ARIN）、拉丁美洲和加勒比地区互联网信息中心（LACNIC）、非洲互联网络信息中心（AfriNIC），再由这些地域性的组织分配给所在区域的ISP。
IPV4最多可以提供约42.9亿个IP地址，这么多年过去了，用着用着就发现不够用了。虽然全世界的各个分配机构都相继宣告了IPV4地址已经耗尽，但还是有大量的ISP私藏了大量的IPV4的IP地址。
绝大多数人对IPV4地址枯竭这件事都理解有偏差
宣告枯竭的对象是IPV4地址分配组织，它只是告诉大家我手里所有的IPV4地址已经全部发放完毕了，至于已经从分配组织获得的IP地址，分配组织才不管你用还是不用。假如还想从分配组织手里申请新的IPV4地址就必须要等别人不用归还，稀缺的资源往往需要排队走关系。
所以但凡稍微有点实力的ISP运营商都不会傻傻地将IPV4地址退回去，而是大批量的囤货，即使不用也会攥着手里。假如真有那些坚持不下去的ISP运营商，退了多少IPV4地址立马就会被瓜分掉。IPV6在不断的普及当中，当简短的IPV4地址注定会变成一种稀缺资源。
ISP手里囤积的IPV4地址是完全足够日常使用
IPV4地址就像海绵里的水，你挤挤它就会出来。这也就是为什么很多服务器的运营商和网络运营商能够保证公网IP地址的供应。
IPV4地址到目前为止还能游刃有余，很大程度上归功于NAT技术，即网络地址转换。
NAT技术能够将当前地址空间中的IP地址映射到另一个地址空间，可以理解成一个转换表，其中存储着外部地址/端口到内部地址/端口的转换关系。通过NAT技术就无需每台设备都拥有一个独立唯一的IP地址，可以很多台设备共用一个公网IP地址，而局域网内使用私网不重复的IP地址即可。
NAT技术不仅可以缓解IP地址短缺的问题，还可以有效地保护私有网络。现在申请宽带已经很难再申请到公网IP地址了，甚至于运营商可以实现一个地区都使用内网IP地址。那么问题就来了，绝大多数人并不喜欢NAT转换技术，希望设备能够获得公网的IP，便于远程管理。所以很多“攻城狮们”会尝试通过各种NAT穿透技术来解决NAT转换技术所带来的问题，比如：SOCKS、UPNP、ALG等等。
实际上服务器对于公网IP地址的需求量也并没有那么大，比如：很多网站、域名可以存放在一台服务器上，共用一个公网IP地址。理论上服务器的配置足够、带宽足够可以同时存放N多个网站，应用类的APP服务器也是同样的道理。
公网IP地址的配置和局域网的IP地址配置并无二致
互联网内很多组织都共同维护着一本类似“114”的地址查询薄，IP地址由分配组织分配给ISP后，分配组织就会更新地址簿，其他组织就会同步更新。
这就好比快递，收快递的人也许并不知道送到具体哪个地方，他只需要将包裹收好贴上地址后统一放到快递站点，再由快递站点送到区域中转站，再由区域中转站送到市级以上的大型中转站，大型中转站就知道如何层层下发，最终有派件员送到收快递的人手中。
IP地址分配组织会标识每个IP地址具体是属于哪个ISP运营商，至于ISP运营商是想很多个网站或者应用用一个公网IP地址、还是一个服务器用多个公网IP地址、还是一个服务器使用弹性的公网IP地址，就不是IP地址分配组织会管的事情了。
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下面有很多瞎回答的，NAT是可以减少公网IP地址的使用，但还是需要公网IP。
公网IP只可能是云服务商自己向电信或移动等运营商买的。
阿里云有很多服务器，但是并不是所有服务器都需要公网IP，比如数据库服务器，负载均衡服务器等，只需要内网IP就够了。实际需要使用公网IP的服务器就是直接面对用户的那几台而已。
借助内网IP和弹性公网IP，以及IP回收等，实际需要使用的公网IP数量是可控的。
那么，阿里云到底有多少公网IP呢？可以看下这里的不精确统计
http://as.chacuo.net/companyview/s_alibaba
大概是 860万个公网IP。
这里面包含了阿里在国内、美国、新加坡的IP地址统计，应该还不完整。
没啥特别的实现方法，就是大批量买IP地址，通过广域网路由协议发布。
原来IPV4地址还不值钱，阿里早就大段大段地买，囤积了非常多的IPV4地址资源。
国内的BAT，从IPV4资源来看，阿里比腾讯多一个数量级，腾讯比百度多一个数量级，百度比其他厂商多一个数量级。
查了下阿里的AS信息，大概有十来个B段地址。
现在的IPV4地址，基本上已经分配完了，现在要拿到新的IP网段，基本上只能找ISP买，或者收购其他有IPV4资源的公司。
阿里云服务器是如何实现每台服务器都是公网IP的呢？服务器那么多，不应该每台服务器都去运营商购买公网IP吧。难道是使用NAT转换的吗？
阿里云的ip就是买的，是一大段一大段ip范围买下的。
那些说类似专线独立ip的人，都是瞎掰，专线实质上是电信买下的ip范围里租一个给你用，电信那端通过调整路由表把对应的ip报文转发到你那根物理线路上。
阿里云的技术方式完全不一样。
首先阿里和电信一样，都是购买巨大的一段ip地址范围，它的地址范围不比电信小多少。ipv4的地址范围就是这些大佬买光的，国外aws，google，微软的ip范围更大。
其次，阿里云内部，不是简单的改路由器，而是当有bgp能力的核心路由把全网络里属于阿里云的ip报文导入数据中心后，通过服务器进行报文数据软交换，也就是常说的sdn（软件定义的网络）技术把ip分配给具体的虚拟机。这样确保虚拟机绑ip可轻松的自动绑定。当你在界面上点一下申请弹性ip的时候，阿里云就从它的ip池里空余的ip中，分一个给你，注意，这个ip池比阿里的机器数量，甚至虚拟机数量要大很多。当你分配了弹性ip后，如果要绑定弹性ip到具体某个虚拟机时候，背地里，阿里云就简单的把这个ip和虚拟机的路由关系告诉它的软交换服务器集群，然后所有进入阿里云中的报文里，属于这个ip的报文被投递给这台虚拟机。
阿里云有很多服务器，但是并不是所有服务器都需要公网IP，比如数据库服务器，负载均衡服务器等，只需要内网IP就够了。实际需要使用公网IP的服务器就是直接面对用户的那几台而已。
借助内网IP和弹性公网IP，以及IP回收等，实际需要使用的公网IP数量是可控的。
人家阿里有自己的as号好吧，bgp互联的，有自己ip段，nat个锤子