Alors pas exactement, les fournisseurs d’accès vont voir Mr RIR (RIPE pour la France), et lui demande un espace d’adresses IP libres (par exemple le range 15.3.7.1 à 15.3.7.254).
Une fois le range officiellement donné au fournisseur, il utilise un protocole (BGP) pour annoncer au monde (via un routeur) entier que pour contacter le range 15.3.7.0/24 (qui correspond aux addresses ci-dessus) il faut passer par lui.
Une fois cela fait, le fournisseur peut commencer à attribuer les adresses IP aux différents matériels de son réseau, et le protocole IP couplé au système de routage BGP permet de diriger les paquets de ta machine vers la machine du réseau distant.
EDIT:
Concernant ton problème d’IP de VPN, ce qu’il faut savoir c’est qu’on ne connaît pas forcément qui (au final) la possède réellement. Généralement, ce sont les gros fournisseurs qui possèdent les ranges, et louent des IPs ou des sous-ranges d’IPs à des clients.
Exemple, si je loue un réseau dédié composé de 100 machines gérées par OVH, c’est OVH qui s’occupe des IPs auprès des RIR, et dans le registre on verra que c’est OVH qui possède les IPs, et non le client.
Avec les VPNs, la technique est un petit peu plus compliquée : il faut que tu prenne un compte cher le fournisseur de VPN, que tu récupère l’IP de sortie de ce VPN (en allant sur un site comme What Is My IP), et qu’au niveau de ton logiciel tu dises explicitement "cette IP appartient au VPN Machine". Sauf si ce fournisseur de VPN possède son propre datacenter, auquel cas la probabilité qu’il possède son propre range est de 99%.
Pour éviter ce genre de soucis, le seul moyen est de fabriquer ton VPN (louer une machine chez un hébergeur), qui aura une IP non référencée (sauf si elle a déjà été flaggée). Ca nécessite du temps, de l’argent (sachant que chez certains fournisseurs une machine capable de faire VPN coûte 3€/mois, si tu as des potes que l’utilisent aussi vous pouvez partager la location), un peu de compétences en admin sys, mais au moins tu es tranquille (en plus d’être sur de ne pas avoir le traffic espionné par ton fournisseur de VPN).