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18.191.181.36

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什么是IP？

IP指网际互连协议，Internet Protocol的缩写，是TCP/IP体系中的网络层协议。

IP是整个TCP/IP协议族的核心，也是构成互联网的基础。IP位于TCP/IP模型的网络层(相当于OSI模型的网络层)，它可以向传输层提供各种协议的信息，例如TCP、UDP等；对下可将IP信息包放到链路层，通过以太网、令牌环网络等各种技术来传送。

IPv4

IPv4一般指网际协议版本4（英语：Internet Protocol version 4，IPv4），又称互联网通信协议第四版，是网际协议开发过程中的第四个修订版本，也是此协议第一个被广泛部署的版本。IPv4是互联网的核心，也是使用最广泛的网际协议版本，其后继版本为IPv6。

IPv4是当前广泛使用的互联网协议之一，奠定了互联网通信的基础。IPv4通过32位的IPv4地址唯一标识和定位设备，使数据包能够正确地从一个设备转发到另一个设备，为设备提供了IP基本的网络连接和通信能力。由于IPv4地址空间有限，随着互联网的发展，IPv4地址用尽的问题日益严重，推动了IPv6的产生和发展。

IPv4 地址是由 32位（二进制位） 组成。IP 地址是 TCP/IP 协议集网络层的地址标识符。IPv4 地址采用分层结构。一个 IPv4 地址由两部分组成：网络号（包括子网号）、主机号。

IPv4 地址分类

IPv4 地址分为 5 类：A类、B类、C类、D类、E类，不同类的地址范围不同，应用场景也不同。

分类	描述	默认子网掩码	地址范围	网络号	主机号
A类	A 类 IP 的定义要求 IP 地址的第一位必须为 0 ;前 8 位为网络号，其它为主机号。一般用于有大量主机的大型网络	255.0.0.0	0.0.0.0 ~ 127.255.255.255	前 1 个字节（8 位），共有 2^7 个网络号，可用于划分 2^7-1 个网络	后 3 个字节 （24 位），每个网络有 2^24 个主机号，可用于配置 2^24-2 台主机
B类	B 类 IP 的定义要求 IP 地址的第二位必须为 10 ；前 16 位为网络号，其它为主机号。一般用于有比较多主机的中型网络	255.255.0.0	128.0.0.0 ~ 191.255.255.255	前 2 个字节（16 位），共有 2^14 个网络号，可用于划分 2^14 个网络	后 2 个字节 （16 位），每个网络有 2^16 个主机号，可用于配置 2^16-2 台主机
C类	C 类 IP 的定义要求 IP 地址的第三位必须为 110 ；前 24 位为网络号，其它为主机号。一般用于有少量主机的小型网络	255.255.255.0	192.0.0.0 ~ 223.255.255.255	前 3 个字节（24 位），共有 2^21 个网络号，可用于划分 2^21 个网络	后 1 个字节 （8 位），每个网络有 2^8 个主机号，可用于配置 2^8-2 台主机
D类	D 类 IP 的第一个字节必须以“1110”开始；是保留 IP，一般用于多点广播，不用于标识单一主机。‌		224.0.0.0 ~ 239.255.255.255
E类	E 类 IP 的第一个字节必须以“11110”开始，第一字节的范围是240到255 ；是保留 IP，用于未来使用与网络测试与开发。		240.0.0.0 ~ 255.255.255.254

IPv4 特殊地址

IPv4地址分为几个特殊的范围，用于不同的特殊用途。下面以表格形式列出这些特殊用途的IPv4地址：

地址范围	特殊用途
0.0.0.0/8	当前网络（仅用于源地址）
10.0.0.0/8	私有网络，用于内部网络，不会在互联网上传播
127.0.0.0/8	回环地址，用于本机通信
169.254.0.0/16	链路本地地址，用于自动配置地址时的网络通信
172.16.0.0/12	私有网络，用于内部网络，不会在互联网上传播
192.0.0.0/24	IETF协议分配(IANA保留)
192.0.2.0/24	TEST-NET-1，用于文档和示例
192.88.99.0/24	用于6to4中继(任播地址)
192.168.0.0/16	私有网络，用于内部网络，不会在互联网上传播
198.18.0.0/15	用于基准和性能测试
198.51.100.0/24	TEST-NET-2，用于文档和示例
203.0.113.0/24	TEST-NET-3，用于文档和示例
224.0.0.0/4	多(组)播地址，仅作为目的IP地址使用
240.0.0.0/4	未来的使用，保留地址，当前不应使用
255.255.255.255/32	本地网络有限广播地址

2019年11月26日，全球所有43亿个IPv4地址已分配完毕，这意味着没有更多的IPv4地址可以分配给ISP和其他大型网络基础设施提供商。

IPv6

IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”（互联网协议第6版）的缩写，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，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。

由于IPv4最大的问题在于网络地址资源不足，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。

IPv6的地址长度为128位，是IPv4地址长度的4倍。于是IPv4点分十进制格式不再适用，采用十六进制表示。IPv6有3种表示方法。

一、冒分十六进制表示法

格式为X:X:X:X:X:X:X:X，其中每个X表示地址中的16b，以十六进制表示，例如：

ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789

这种表示法中，每个X的前导0是可以省略的，例如：

2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A→ 2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A

二、0位压缩表示法

在某些情况下，一个IPv6地址中间可能包含很长的一段0，可以把连续的一段0压缩为“::”。但为保证地址解析的唯一性，地址中”::”只能出现一次，例如：

FF01:0:0:0:0:0:0:1101 → FF01::1101

0:0:0:0:0:0:0:1 → ::1

0:0:0:0:0:0:0:0 → ::

三、内嵌IPv4地址表示法

为了实现IPv4-IPv6互通，IPv4地址会嵌入IPv6地址中，此时地址常表示为：X:X:X:X:X:X:d.d.d.d，前96b采用冒分十六进制表示，而最后32b地址则使用IPv4的点分十进制表示，例如::192.168.0.1与::FFFF:192.168.0.1就是两个典型的例子，注意在前96b中，压缩0位的方法依旧适用

IPv6 地址分类

地址类型		地址前缀（二进制）	IPv6前缀标识
单播地址	未指定地址	00…0(128 bits)	::/128
	环回地址	00…1(128 bits)	::1/128
	链路本地地址	1111111010	FE80::/10
	唯一本地地址	1111 110	FC00::/7（包括FD00::/8和不常用的FC00::/8）
	站点本地地址（已弃用，被唯一本地地址代替）	1111111011	FEC0::/10
	全局单播地址	其他形式	-
组播地址		11111111	FF00::/8
任播地址		从单播地址空间中进行分配，使用单播地址的格式

IPv6 特殊地址

地址范围	特殊用途
::/128，即0:0:0:0:0:0:0:0/128	未指定地址（Unspecified Address），用于表示没有地址（例如，在尚未配置地址的主机上）
::1/128，即0:0:0:0:0:0:0:1/128	回环地址（Loopback Address），用于主机自身的通信（类似于IPv4的127.0.0.1），ping locahost可得到此地址
::/0	默认路由（Default Route），在IPv4中，地址0.0.0.0与网络掩码0.0.0.0表示默认路由。相同的概念也适用于IPv6，地址0:0:0:0:0:0:0:0，网络掩码全0表示默认路由。
2001::/16	全球可聚合地址，单播地址的一种，由 IANA 按地域和ISP进行分配，是最常用的IPv6地址
2002::/16	6 to 4 地址，用于6to4自动构造隧道技术的地址，属于单播地址
3ffe::/16	早期开始的IPv6 6bone试验网地址，属于单播地址
fe80::/10	本地链路地址，用于单一链路，适用于自动配置、邻机发现等，路由器不转发
ff00::/8	组播地址范围
fc00::/7	本地唯一单播地址范围

IPv4和IPv6的区别

IPv4和IPv6是网络协议的两个重要版本，IPv6使用128位地址空间，支持自动配置和更好的安全性，具有更大的数据包大小和更精细的QoS控制。IPv6将逐步取代IPv4，为网络通信提供更坚实的基础。

1.地址空间和表示法不同

IPv4

地址空间：IPv4使用32位地址空间，理论上可以提供约42.9亿个IP地址。但实际上，由于地址分配的不均衡和浪费，IPv4地址资源在近年来已经逐渐枯竭。

地址表示法：IPv4地址由四个十进制数表示，例如192.168.0.1，这种表示法被称为点分十进制表示法。

IPv6

地址空间：IPv6使用128位地址空间，理论上可以提供约340亿亿亿个IP地址。这个巨大的地址空间不仅解决了IPv4地址耗尽的问题，还为物联网、移动互联网等新兴技术的发展提供了足够的地址资源。

地址表示法：IPv6地址由八个四位十六进制数表示，例如2001:0DB8:AC10:FE01::。这种表示法采用了冒号分隔的八进制表示法，并且允许地址中的某些部分被省略，用双冒号（::）表示连续的零组。

2.自动配置与安全性

IPv4：在IPv4中，地址配置通常需要手动进行或通过DHCP（动态主机配置协议）进行。这种方式相对繁琐，且存在一定的安全风险，因为攻击者可能会利用DHCP协议中的漏洞进行攻击。

IPv6：IPv6支持无状态地址自动配置（SLAAC）和DHCPv6等自动配置方式。这些方式可以简化网络配置过程，并降低人工配置错误的风险。同时，IPv6还提供了更好的安全性，包括身份验证和加密功能，以保护网络通信的安全性。

3.数据包处理和传输效率

IPv4：IPv4的数据包头长度为20个字节，包含源IP地址、目标IP地址、协议类型、包长度等信息。然而，IPv4数据包头部不包含用于QoS（服务质量）处理的信息，因此在某些情况下可能无法保证数据传输的质量。

IPv6：IPv6的数据包头长度为40个字节，相比IPv4更大一些。但是IPv6数据包头部包含了更多有用的信息，如Flow Label字段等，这些字段有助于实现更精细的QoS控制和更高效的数据传输。此外，IPv6还支持更大的数据包大小（通常为1280个字节），这有助于提高网络传输效率。

DNS记录和MTU（最大传输单元）发现机制的不同

在DNS记录方面，IPv4使用A记录来映射主机名到IP地址，而IPv6则使用AAAA记录来实现这一功能。此外，IPv6还引入了IP6.ARPA DNS域来进行反向DNS查找。

关于MTU发现机制，IPv4中通常使用路径MTU发现（PMTUD）机制来避免数据包在网络中因过大而被分片或丢弃。而在IPv6中，由于支持更大的数据包大小和更高效的分片机制，MTU发现过程可能更为简洁和高效。

综上所述，IPv6相较于IPv4具有更大的地址空间、更简洁高效的自动配置机制、更强的安全性和更高效的数据包处理和传输能力。随着网络技术的不断发展，IPv6将逐渐成为主流的网络协议，为未来的网络通信提供更加坚实的基础。