计算机网络面经-什么是IPv4和IPv6？

前言

Internet协议（IP）是为连接到Internet网络的每个设备分配的数字地址。它类似于电话号码，是一种独特的数字组合，允许用户与他人通信。IP地址主要有两个主要功能。首先，有了IP，用户能够在Internet上被识别。第二，IP地址允许计算机通过Internet发送和接收数据，也就是我们经常说的通信。在本文中，我们将深入研究两种类型的IP地址：IPv4与IPv6。我们将从以下几个方面来给大家介绍这两种类型的IP地址，让大家了解到两类IP的必备知识：

• 什么是IPv4和IPv6？
• IPv4和IPv6之间的区别
• IPv4或IPv6：使用哪个？
• IPv4与IPv6安全性如何

什么是IPv4和IPv6？

IPv4和IPv6是不同类型的IP地址。它们的主要用途相同，标记不同的用户，并且让用户能通过IP进行通信。主要区别在于IPv6是最新一代的IP地址。

IPv4地址

IPv4地址的概念是在1980年代初期提出的。即使有新版本的IP地址，IPv4地址仍然是Internet用户使用最广泛的地址。通常，IPv4地址以点分十进制表示。每个部分代表一组构成8位地址方案的8位地址。

IPv4地址组合的数量是有限的。总体而言，可以算出40亿（256 4）个唯一地址。在IPv4地址才开始时，这个数字似乎永远不会过期。但是，现在情况有所不同了。2011年，全球互联网编号分配机构（IANA）分发了IPv4地址空间的最后一块。2015年，IANA正式宣布美国已用完IPv4地址。直到今天，IPv4地址仍然承载着最多（超过90％）的互联网流量。到目前为止，即使目前存在IPv4地址耗尽的问题，也有一些方法可以继续使用IPv4地址。例如，当仅需要一个唯一的IP地址来代表一组设备时，网络地址转换（NAT）是一种方法。除此之外，IP地址可以重复使用。当然，我们已经有了彻底耗尽的解决方案-IPv6地址。

IPv6地址

仔细观察，您会发现IPv6地址并不是一种全新的技术。它是Internet协议的最新版本，但它是在1998年开发的，旨在替换IPv4地址。IPv6地址使用以冒号分隔的十六进制数字。它分为八个16位块，构成一个128位地址方案。

IPv6也存在数量限制。不过可用的IP数量远大于IPv4。从理论上讲，可以创建大约3.4×10 38个地址。这一数据听起来很高，远超于IPv4的总数40亿个，但是有一天也可能出现不够的情况。但就目前而言，这些地址将可以供我们使用很长一段时间。

IPv4和IPv6之间的区别

IPv4和IPv6用于用户标识和Internet上不同设备之间的通信。IPv4是32位IP地址，而IPv6是128位IP地址。IPv4是数字地址，用点分隔。IPv6是一个字母数字地址，用冒号分隔。

我们分别详细介绍了IPv4和IPv6类型。现在，我们可以比较这些类型，并找出这两种协议之间的主要区别。我们列举了IPv4和IPv6之间的八个主要区别。

1.地址类型。IPv4具有三种不同类型的地址：多播，广播和单播。IPv6还具有三种不同类型的地址：任意广播，单播和多播。

2.数据包大小。对于IPv4，最小数据包大小为576字节。对于IPv6，最小数据包大小为1208字节。

3.header区域字段数。IPv4具有12个标头字段，而IPv6支持8个标头字段。

4.可选字段。IPv4具有可选字段，而IPv6没有。但是，IPv6具有扩展header，可以在将来扩展协议而不会影响主包结构。

5.配置。在IPv4中，新装的系统必须配置好才能与其他系统通信。在IPv6中，配置是可选的，它允许根据所需功能进行选择。

6.安全性。在IPv4中，安全性主要取决于网站和应用程序。它不是针对安全性而开发的IP协议。而IPv6集成了Internet协议安全标准（IPSec）。IPv6的网络安全不像IPv4是可选项，IPv6里的网络安全项是强制性的。

7.与移动设备的兼容性。IPv4不适合移动网络，因为正如我们前面提到的，它使用点分十进制表示法，而IPv6使用冒号，是移动设备的更好选择。

8.主要功能。IPv6允许直接寻址，因为存在大量可能的地址。但是，IPv4已经广泛传播并得到许多设备的支持，这使其更易于使用。

IPv4或IPv6：使用哪个？

对于使用IPv6还是IPv4这个问题，没有标准答案。在考虑未来的网络体验时，IPv6地址就显得至关重要。即使在我们已经没有网络地址的情况下仍然可以有其他办法使用IPv4地址，但是这些选项也可能会轻微影响到网络速度或引起其他问题。不过，使用IPv6需要开发支持IPv6的新技术和产品。IPv6的速度显然不比IPv4快，但是从IPv4完全更改为IPv6将为Internet提供更大的唯一IP池。那么为什么我们仍在使用IPv4？

问题就在于IPv4和IPv6无法相互通信。这就是为什么IPv6的集成和适配很复杂。大多数网站或应用程序仅支持IPv4类型的IP地址。想象一下突然更改每个设备的IP地址。用户将无法访问大多数网站或应用程序，而我们在互联网上将陷入一片混乱。从旧的IP类型转换为新的IP类型的过程应分步完成。例如，这两个协议能够并行运行。此功能称为双重堆栈。它允许用户同时访问IPv4和IPv6内容。

您需要什么才能使用IPv6？

1.操作系统必须与IPv6兼容。Windows Vista和Windows的较新版本，Mac OS X的现代版本以及Linux。

2.大多数路由器不支持IPv6。如果您想尝试使用IPv6，请检查路由器的详细信息。

3. Internet服务提供商（ISP）也必须支持IPv6。即使您具有合适的操作系统和路由器，您的ISP也必须提供IPv6连接。

IPv4与IPv6的安全性

IPv6的开发考虑了安全性。这就是将IPSec集成在IPv6中的原因，而对于IPv4，IPSec是可选的。

什么是IPSec？

IPSec（Internet协议安全性）是一种安全的网络协议，它对数据包进行身份验证和加密，以在设备之间提供安全的通信。加密是只有经过确认的各方才能理解的一种秘密代码。它有助于确保通过公共网络发送的信息的安全。

由于IPv4还可以选择集成IPSec，因此我们可以假设在安全性方面IPv4与IPv6几乎相同。但是，如果已经集成了安全措施，则要简单得多。

总结

IPv6是IP地址的未来。但是，从IPv4过渡到IPv6的过程却是漫长而复杂的。如果您对使用IPv6地址感到好奇，建议将其用法与IPv4结合使用，因为大多数网站和应用程序仍仅支持IPv4地址。IPv4和IPv6使用的结合称为双重堆栈。

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