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IP地址的含义和作用

IT行业有个不成文的硬性要求——就算不熟练掌握TCP/IP协议簇，也要能说个大概。TCP/IP协议实际上是TCP和IP两个协议。我们主要来讨论一下，IP地址是什么，有什么用？

IP地址（Internet Protocol Address）：网际协议地址。它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址（MAC）的差异。

有朋友可能又会问，慢着，怎么IP还没讲又蹦出个MAC地址？MAC地址又是个什么东西？

MAC地址（ Media Access Control Address）：用于标识网络中的设备（网卡），每个设备（网卡）的MAC地址都是独一无二的。

这里需要注意一下，在OSI结构中，网络层负责IP地址，可以理解为IP地址就是表示我们设备的一串编号。数据链接层则负责MAC地址。

ipv6网络技术是什么（为什么说互联网技术想要更进一步）(1)

经典的OSI结构

另外，IP地址是一个动态的地址，比如我电脑昨天上网用的IP地址和今天的IP地址可能不同，但是，除了某些设备可以通过修改BIOS外，大部分设备的MAC地址都是不能改变的！这点非常重要！

IP地址有两大类——IPV4和IPV6，想要了解IPV6，我们先得知道IPV4是什么。

IPV4地址和它的弊端

IPV4的概念很简单，就是互联网网际协议的第四个版本，是互联网的核心技术之一，也是目前用的最为广泛的网际协议。 由IETF于1981年9月发布的RFC 791中被提出后普及。

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IP数据报的结构

另外说一下，确实存在IPV1，IPV2，IPV3和IPV5，不过前者们都是测试论证，没有投入到使用，而IPV5则是一个实验的预留协议，不会放在实际应用中。

IPv4地址有五类，具体如下：

A类地址: 0.0.0.0-127.255.255，其中段0和127不可用；

B类地址: 128.0.0.0-191.255.255.255；

C类地址: 192.0.0.0-223.255.255.255；

D类地址: 224.0.0.0-239.255.255.255；

E类地址: 240.0.0.0-255.255.255.255，其中段255不可用。

IPV4在设计之初便有个很大的问题：由于当时没想到以后互联网会发展到这个程度，IPV4使用32位（4字节）地址，因此地址空间中只有4,294,967,296个地址！这个数字乍一看上去很大，但是根本无法满足现如今人们的需求，另外由于在具体布置时必要的子网技术会导致大量的主机地址和网络地址不可用，再加上一部分地址不能使用（私有地址等），造成的结果地址根本不够用！

2013年7月21日 美洲地区 (ARIN) 的IPv4地址耗尽；

2012年7月28日 欧洲地区（RIPE NCC）的IPv4地址耗尽；

2011年4月15日 亚太地区（APNIC）的IPv4地址耗尽；

2014年6月29日 拉丁美洲及加勒比海地区（LACNIC） IPv4地址耗尽；

2014年10月28日 非洲地区（AfriNIC）IPv4地址耗尽；

随着互联网技术的不断发展和普及，仍然需要大量的IP地址。这种情况下，IPV6诞生了。

IPV6的概念和优势

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ipv6号称“能给世界上每一颗沙子编号”

顾名思义，IPV6就是第六代互联网网际协议。是互联网工程任务组（IETF）设计的用于替代 IPv4 的下一代IP协议。有朋友可能会问，IPV6的地址不会用尽吗？这个完全不用担心，IPV6采用的是128位的字节长度（16进制），能够生产的地址数量用科学计数法表示，大概有3.4x10的38次方个！这个数量已经可以用天文数字来形容了，难怪有人会说：“IPV6可以为地球上的每一沙子都提供一个地址”，这个说法一点都不夸张，甚至还有些谦虚~

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IPV6的报头格式

那么相较于IPV4，IPv6又具有哪些优点呢？

  1. IPV6的地址长度改为128位，是IPv4地址长度的4倍，这就空余出了大量的地址以供使用，再也不会担心由于地址紧张导致安全隐患和冲突问题了。
  2. IPv6的路由表更小。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则,这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry)表示一片子网,大大减小了路由器中路由表的长度,提高了路由器转发数据包的速度。
  3. IPv6的组播支持以及对流的支持增强。这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量控制提供了良好的网络平台。
  4. IPv6加入了对自动配置的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷。
  5. IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中，用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，极大地增强了网络安全性。
  6. 对传统的拓扑协议，如OSPF，BGP等协议进行了升级优化，使得组网成本布置困难度都大幅度降低。

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IPV6和IPV4的对比图

遗憾的是，尽管IPV6具有如此多的优点，不过还有许多问题仍处在研究状态，所以直至现在也没有完整普及。虽然目前市面上许多设备都支持IPV6协议，但是多数情况下都没有使用。但值得庆幸的是，许多国家都已经认识到了IPV6的重要性，中国也是其中之一，有不少国家级的项目都已经采用IPV6模式，极大的推进了该技术的发展和普及，相信在不远的将来，我们一定能够完美的解决这个问题！

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