IPv4 与 IPv6

什么是 IP？

IP 代表互联网协议。IP 地址分配给连接到网络的每个设备。每个设备都使用 IP 地址进行通信。它也充当标识符，因为此地址用于在网络中标识设备。它定义了数据包的技术格式。主要地，两个网络，即 IP 和 TCP，被组合在一起，所以它们一起被称为 TCP/IP。它在源和目标之间创建虚拟连接。

我们还可以将 IP 地址定义为分配给网络中每个设备的数字地址。为每个设备分配 IP 地址，以便可以唯一地标识网络中的设备。为了方便数据包路由，TCP/IP 协议使用称为 IPv4（互联网协议版本 4）的 32 位逻辑地址。

IP 地址包含两部分，即第一部分是网络地址，另一部分是主机地址。

IP 地址有两种类型

• IPv4
• IPv6

什么是 IPv4？

IPv4 是 IP 的第 4 版。它是当前版本，也是最常用的 IP 地址。它是一个 32 位地址，由用“点”分隔的四个数字组成。此地址对每个设备都是唯一的。

例如，66.94.29.13

上面的示例代表 IP 地址，其中由句点分隔的每个数字组称为一个八位字节。每个八位字节中的数字范围从 0 到 255。此地址可以生成 4,294,967,296 个可能的唯一地址。

在当今的计算机网络世界中，计算机不理解标准数字格式的 IP 地址，因为计算机只理解二进制形式的数字。二进制数字可以是 1 或 0。IPv4 包含四组，这些组代表八位字节。每个八位字节中的位代表一个数字。

八位字节中的每个位可以是 1 或 0。如果位是 1，则它代表的数字将被计算在内；如果位是 0，则它代表的数字不被计算在内。

8 位八位字节的表示

上面的表示显示了 8 位八位字节的结构。

现在，我们将看到如何获得上述 IP 地址 66.94.29.13 的二进制表示。

步骤 1：首先，我们找到 66 的二进制数。

要得到 66，我们在 64 下放置 1，在 2 下放置 1，因为 64 和 2 的和等于 66（64+2=66），其余位将为零，如上所示。因此，66 的二进制位版本是 01000010。

步骤 2：现在，我们计算 94 的二进制数。

要得到 94，我们在 64、16、8、4 和 2 下放置 1，因为这些数字的和等于 94，其余位将为零。因此，94 的二进制位版本是 01011110。

步骤 3：下一个数字是 29。

要得到 29，我们在 16、8、4 和 1 下放置 1，因为这些数字的和等于 29，其余位将为零。因此，29 的二进制位版本是 00011101。

步骤 4：最后一个数字是 13。

要得到 13，我们在 8、4 和 1 下放置 1，因为这些数字的和等于 13，其余位将为零。因此，13 的二进制位版本是 00001101。

IPv4 的缺点

目前，世界人口为 76 亿。每个用户拥有不止一个连接到互联网的设备，私营公司也依赖互联网。我们知道 IPv4 生成 40 亿个地址，这对于地球上连接到互联网的每个设备来说都不够。尽管发明了各种技术，例如可变长度掩码、网络地址转换、端口地址转换、类、域间转换，以节省 IP 地址的带宽并减缓 IP 地址的耗尽。在这些技术中，公共 IP 被转换为私有 IP，因此拥有公共 IP 的用户也可以使用互联网。但仍然不够高效，因此催生了下一代 IP 地址，即 IPv6 的开发。

什么是 IPv6？

IPv4 生成 40 亿个地址，开发人员认为这些地址足够了，但他们错了。IPv6 是下一代 IP 地址。IPv4 和 IPv6 之间的主要区别在于 IP 地址的大小。IPv4 是一个 32 位地址，而 IPv6 是一个 128 位十六进制地址。IPv6 提供了更大的地址空间，并且与 IPv4 相比，它具有更简单的头部。

它提供了将 IPv4 转换为 IPv6 的过渡策略，这些策略如下：

• 双栈：它允许我们在同一设备上同时拥有两个版本，即 IPv4 和 IPv6。
• 隧道：在这种方法中，所有使用 IPv6 的用户都会与 IPv4 网络通信才能到达 IPv6。
• 网络地址转换：该转换允许具有不同 IP 版本的宿主之间进行通信。

这个十六进制地址包含数字和字母。由于同时使用了数字和字母，IPv6 能够生成超过 340 亿亿（3.4*10³⁸）个地址。

IPv6 是一个 128 位十六进制地址，由 8 组 16 位组成，这 8 组用冒号分隔。在 IPv6 中，每个十六进制字符代表 4 位。因此，我们需要一次将 4 位转换为十六进制数。

地址格式

IPv4 的地址格式

IPv6 的地址格式

上图显示了 IPv4 和 IPv6 的地址格式。IPv4 是一个 32 位十进制地址。它包含 4 个由“点”分隔的八位字节或字段，每个字段的大小为 8 位。每个字段包含的数字应在 0-255 的范围内。而 IPv6 是一个 128 位十六进制地址。它包含 8 个由冒号分隔的字段，每个字段的大小为 16 位。

IPv4 和 IPv6 之间的区别