IPv4与IPv6协议| IP寻址方案和限制

因特网协议

IP（Internet协议）是1981年IETF（互联网工程任务组）RFC791（征求意见）中定义的。IP是一种用于分组交换通信网络的无连接协议。IP提供从一个主机到另一个主机的数据传输，其中主机由一个称为IP地址的唯一编号标识。IP不支持保证交付或维护交付顺序。它的工作是尽最大的努力，因此，它属于包传输网络中的最大努力流量。IP（TCP）之上的层将负责包的保证传递和排序。

IP地址是一个给定的数字，用于全局唯一地标识计算机网络中的主机。在一个真实的单词例子中，你可以想象一个带有国家代码的电话号码，这个号码对于一个人来说是唯一的。如果Alice想给Bob打电话，Alice会打Bob的电话号码，如果Alice想给Bob发送一个数据包，那么Alice将把这个包发送到Bob的唯一IP地址。这些IP地址称为公共IP或真实IP。想一个例子，爱丽丝打电话给鲍勃的办公室，打分机号码打给鲍勃，分机号码从外面打不到，因为这个分机是私人的。（分机号码834929），同一分机号码也可以存在于另一家公司。（B公司分机834929）。就像在IP世界里一样，在专用网络中也有专用IP地址在使用。这是无法直接从外部到达的，它也不是唯一的。

IPv4

定义见RFC 791

这是一个用于标识主机的32位数字。所以总地址空间是232，几乎等于4×109。IP以类和无类的概念运行，以克服地址的不足。类网络是用来识别网络和网络主机的寻址方案。IPv4有5个级别A、B、C、D和E。在A类中，32位的前8位标识网络，B类是前16位，C类是24位。如果考虑C类地址，前24位标识网络部分，最后8位标识特定网络中的主机。理论上，一个C类网络只能包含28个主机，即256个主机。

由于地址空间的限制，1993年引入了无类域间路由（CIDR）。CIDR没有固定的网络部分和主机部分，而是引入了具有相关子网掩码的可变长度的网络和主机部分。

IPv6

在RFC 2460中定义

IPv6的引入克服了IP地址空间的不足。IPv6是一个128位数字，地址空间为2128（约3.4×1038）。这为克服寻址空间问题和路由流量提供了灵活性。

地址格式：

在IPv6中，前64位定义了网络部分，其余64位是主机地址部分。IPv4用4个8位二进制的块表示，而IPv6用冒号分隔的8组16位十六进制值表示。

示例：2607:f0d0:1002:0051:0000:0000:0202:0004

为了便于使用，可以用以下规则对其进行缩写

（1） 16位值内的前导零可以省略

（2） 地址中连续出现的一组零可以用双冒号代替

因此2607:f0d0:1002:0051:0000:0000:0202:0004可以写为以下内容

2607:f0d0:1002:0051:0000:0000:0202:0004

2607:f0d0:1002:0051:：202:4

IPv6的主要特点

（1） 地址空间大，因为它是128位的

（2） 对多播的增强支持

（3） 支持网络层安全

（4） 支持移动性

（5） 如有必要，可扩展标头

（6） 如果网络支持更大的MTU，IPv6支持更大的有效负载。（巨型图）

小结：

（1） IPv4是32位地址空间，其中IPv6有128位地址空间。

（2） 引入CIDR是为了优化IPv4的使用

（3） IPv4格式为四位八位，IPv6为8块十六进制。

（4） 尽管IPv4支持有限多播，但IPv6广泛支持多播

（5） IPv6避免了三角路由，因为它支持移动性

（6） IPv6支持比IPv4更大的负载