IPv4与IPv6

简介

IPv4和IPv6是网络协议IP（Internet Protocol）的两个版本。IPv4是20世纪70年代开发的，它是目前使用最广泛的IP协议版本。IPv6则于1995年开始开发，并于近几年开始广泛推广。IPv4使用32位地址，IPv6则使用128位地址，这意味着IPv6的地址空间比IPv4的地址空间更大，可以容纳更多的设备。

IPv4

地址结构

IPv4地址由32位二进制数组成，通常用点分十进制表示。例如，192.168.1.1是一个IPv4地址，它的二进制表示为11000000.10101000.00000001.00000001。

IPv4地址主要由两部分组成：网络号和主机号。网络号和主机号的分界线取决于子网掩码。子网掩码是一个32位的二进制数，用于指示一个IPv4地址的网络号和主机号的分界线。

地址瓶颈

由于IPv4地址空间较小，不足以支持全球范围内的设备互联，所以出现了地址瓶颈问题。为了解决这个问题，IPv6应运而生。

IPv6

地址结构

IPv6地址由128位二进制数组成，通常用冒号分隔的十六进制数表示。例如，2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334是一个IPv6地址，它的二进制表示为0010000000000001000011011011100001000010101000010000000000000000000000000000000000000000000000100010000111000001100110100。

和IPv4一样，IPv6地址也由两部分组成：网络前缀和接口标识符。不同的是，IPv6地址不再需要子网掩码。IPv6地址的网络前缀由Internet号分配机构（IANA）分配，接口标识符通常由网络设备的MAC地址生成。

地址格式

不同类型的IPv6地址有不同的格式。以下是一些常见的IPv6地址类型：

• 单播地址：表示一个接口或一个节点。
• 多播地址：表示多个接口或多个节点。
• 任播地址：表示一组接口中的任意一个接口（通常用于路由选择）。
• 回环地址：表示本地主机。

IPv4和IPv6的转换

在IPv6部署过程中，为了兼容IPv4，提供了以下几种IPv4和IPv6之间的转换方式：

• 双栈方式：同时启用IPv4和IPv6协议栈，让IPv4和IPv6同时工作。
• 6to4转换：将IPv4数据报封装在IPv6数据报中，实现IPv4和IPv6之间的互通。
• ISATAP转换：通过IPv4的ISATAP协议来创建IPv6隧道，实现IPv4和IPv6之间的互通。
• Teredo转换：将IPv6数据报封装在UDP数据报中，通过IPv4网络进行传输，实现IPv4和IPv6之间的互通。

总结

IPv4和IPv6是IP协议的两个版本，IPv6的地址空间更大，可以容纳更多的设备。IPv6的地址由128位二进制数表示，不再需要子网掩码。IPv6和IPv4之间可以通过多种方式进行转换，实现互通。