互聯網協議或 IP 是一組規則，使我們的計算機和其他通信設備可以通過互聯網相互連接。每當您在瀏覽器上打開一個網站時，帶有您的 IP 地址的數據包就會發送到網絡服務器自己的 IP 地址，之后該網站將通過互聯網返回到您的設備。

IP 地址的運作方式與地圖上街道地址的運作方式相同。他們將數據包定向到預期的目的地。IP 控制所有互聯網流量。帶有源點和目的地 IP 信息的數據包在 Internet 上傳輸，路由器幫助將它們引導到正確的路徑。

什么是TCP/IP？

IP 是 TCP/IP 的另一半，即所謂的 Internet 協議族。TCP，傳輸控制協議，管理傳輸層，而 IP 則與網絡層有關。TCP/IP 由美國國防部高級研究計劃局 (DARPA) 開發。它于 1982 年成為美國軍方的計算機網絡標準。不久之后，它成為互聯網等分組交換網絡的主要標準。

什么是 IPv4 和 IPv6？

IPv4 和 IPv6 分別代表 Internet 協議版本 4 和版本 6。目前這兩個版本共存，一旦 IPv4 地址用完，IPv6 將接管。IPv4 和 IPv6 之間的主要區別是什么？讓我們找出來。

IPv4定義

IPv4 是一種無連接協議，以盡力而為的交付模式運行，這意味著它不保證交付，也不能避免重復。TCP 位于 IP 之上，通過數據完整性檢查等機制解決了這些缺點。

IPv4 于 1981 年成為管理數據包傳輸的主要協議。在標準定義期間，版本號進展迅速，從版本 1 開始，直到 IPv4 于 1983 年成為 ARPANET（互聯網的先驅）中使用的版本。

最初，IP 地址被設計為僅支持少量網絡。到 1981 年 IPv4 推出時，它已經在有類網絡尋址體系結構中劃分為地址類以應對這一限制。這種架構在 1993 年被取代，當時引入了無類域間路由 (CIDR) 以減緩 IPv4 地址耗盡和互聯網上路由表的快速增長。

IPv4 地址是數字，使用點分十進制表示法或由點分隔的四個十進制八位字節格式化，例如，172.217.31.238。由于一個八位字節的長度為八位，對于四個八位字節，每個 IPv4 地址的長度為 32 位或四個字節。

在 232 個 IP 地址中，IPv4 地址總數接近 43 億。如果排除為多播和專用網絡保留的大約 3 億個地址，這個數字將下降到大約 40 億。網絡地址轉換 (NAT) 用于允許為專用網絡保留的 IP 地址通過 Internet 進行通信。

最初人們認為 IPv4 可以為互聯網上的所有設備提供 IP 地址，但很快就發現需要更強大的替代方案來滿足未來的需求，即使 IPv4 地址可以重復使用。隨著訪問互聯網的設備數量已經達到數十億，尤其是智能手機和物聯網 (IoT) 已經無處不在，幾乎所有 IPv4 地址都已分配——進入 IPv6。

IPv6定義

隨著 1990 年代互聯網使用的興起，負責定義技術互聯網協議的開放標準機構互聯網工程任務組 (IETF) 開始意識到 IPv4 中的一個潛在問題：它可以生成的可用 IP 地址數量有限并且在可預見的未來將不足以分配給訪問互聯網的設備。

IETF 決定需要一個更好的面向未來的 IP 尋址標準。到 1998 年，它提出了一個更好和改進的 IPv6 標準草案，旨在最終取代 IPv4。

IPv6 提供了一個128 位的 IP 地址。這意味著它允許生成 2^128 個或大約 3.4 × 10^38 個地址。通俗地說，IPv6地址的數量可以是數萬億萬億。

由于 IPv6 還保留了一些號碼塊供特殊使用或完全排除使用某些號碼，因此 IPv6 地址的實際數量應該略少，就像在 IPv4 中一樣。盡管如此，IPv6 地址的數量實際上是無限的，應該足以滿足未來的需求。

雖然 IPv6 遵循與 IPv4 相同的設計原則，但 IPv6 地址分為八組，每組四個十六進制數字，每組由冒號分隔，例如 fe80:0000:0000:0350:9804:1781:4371:2d03。大多數 IPv6 地址不會占用其所有 128 位，導致字段僅包含零或用零填充。

使用 IPv6 尋址架構，您可以使用兩個冒號 (::) 來表示連續的 16 位零字段。例如，您可以將 fe80:0000:0000:0350:9804:1781:4371:2d03 折疊成 fe80::0350:9804:1781:4371:2d03 以使其更具可讀性。

IPv4 和 IPv6 差異

IPv4 和 IPv6 之間最顯著的區別是后者允許的 IP 地址數量實際上是無限的。當 IPv4 出現時，移動設備還沒有普及。因此，構建 IPv4 時沒有考慮移動網絡和支持物聯網的設備。當這些設備上網并連接到互聯網時，它們會通過 NAT 間接通過。此過程有時會給 IPv4 設備帶來問題。

隨著移動設備互聯網訪問現在成為標準，轉向 IPv6 勢在必行，因為它允許設備之間更簡化的通信。考慮到 IPv6 為移動網絡提供的優勢，移動網絡率先采用 IPv6 也就不足為奇了。IPv6 允許單個設備擁有多個 IP 地址，具體取決于該設備的使用方式。每臺設備都使用自己分配的 IP 地址直接連接到互聯網，而不是通過 NAT。

當 IPv4 出現時，網絡安全還不是任何人最關心的問題。然而，IPv4 的更新允許它配置與 IPv6 相同的 IP 安全標準。盡管 IPv6 旨在通過其內置的加密功能和數據包完整性檢查來提高安全性，但 IPv4 也可以提高安全性，因此在 Internet 協議安全性 (IPsec) 方面它們之間基本上沒有區別。

但是，IPv4 需要地址解析協議 (ARP) 才能映射到設備的物理地址或媒體訪問控制 (MAC) 地址。ARP 容易受到欺騙，并且可以成為網絡上的中間人攻擊或拒絕服務攻擊的載體。盡管可以通過使用旨在防止此類攻擊的軟件來減輕這種風險，但它仍然會帶來問題。

為了映射到設備的 MAC 地址，IPv6 使用更強大的鄰居發現協議 (NDP) 及其相關擴展，包括安全鄰居發現協議 (SEND)，這是一種提供加密地址和公鑰基礎設施 (PKI) 的安全擴展，與IPv6 中固有的 IPsec。因此，盡管 IPv4 中存在 IP 安全性，但在安全方面，IPv4 和 IPv6 之間仍然存在差異。

至于設備配置，IPv4 可能需要大量手動配置或使用動態主機配置協議 (DHCP) 進行輔助配置。相反，自動配置適用于每個具有 IPv6 地址的設備。同樣，在設備配置方面，IPv6 毫無疑問地勝出。

由于多年來已經成熟和改進，IPv4 的執行速度與 IPv6 相當，理論上更快，因為它不需要 NAT。然而，IPv6 網絡性能應該很快就會超過 IPv4 網絡，因為網絡管理員變得更加善于優化它們，就像他們已經學會了調整 IPv4 網絡一樣。

IPv6 優缺點

由于 IPv6，最終耗盡 IP 地址的危險已經過去。然而，IPv6 中更多的地址并不是它相對于 IPv4 的唯一優勢。

優點

分層地址分配

首先，IPv6 中的分層地址分配解決了 IPv4 中日益復雜的路由表問題，這個問題之前已通過 CIDR 解決。IPv6 尋址非常簡單，不會對路由器造成問題。使用 IPv6，CIDR 不再是必不可少的，但您仍然可以將其用于路由器配置。

新的數據包格式

此外，IPv6 具有一種新的數據包格式，旨在進行最少的路由器處理。因此，IPv6 應該使網絡管理更容易、路由更有效以及設備移動性更好。但是，由于 IPv6 的數據包格式與 IPv4 的不同，因此這兩個 IP 標準不能互操作。IETF 已嘗試減輕這種不互操作性引起的潛在問題；到目前為止，這些措施已被證明是成功的，可以確保這兩個標準可以一起運行而不會出現任何重大問題。

多播尋址

IPv6 具有優勢的另一個領域是多播尋址，它允許設備同時向多個目的地發送帶寬密集型數據包，例如多媒體流。

配置更簡單

IPv6 還提供更簡單的配置。它允許同時連接到多個網絡，這在 IPv4 中是不可能的。雖然 IPv6 仍然可以使用靜態 IP 地址或 DHCP，但它可以利用無狀態自動配置。這允許與網絡上的前綴和路由器無縫集成，同時使 IPv6 設備能夠使用唯一的 64 位標識符自動為自己分配地址。這種自動配置功能是 IPv6 非常適合用于支持物聯網的設備的原因。

更好的安全性

IPv6 的其他好處包括開箱即用的更好安全性。使用 IPv6，不再需要 ping 掃描，消除了蠕蟲在您的網絡中傳播的潛在載體。不利的一面是，這會使 DNS 服務器成為攻擊者的潛在目標。

缺點

升級網絡設備

IPv6 的其他缺點包括需要升級不是為 IPv6 設計的網絡設備。

過長的 IPv6 地址

事實證明，輸入和記住由字母和數字組成的過長 IPv6 地址并將它們放入網絡拓撲圖中也很困難。雖然這聽起來微不足道，但如果您管理的是大型網絡，它可能會被證明是困難和麻煩的。您還必須記住在開始遷移到 IPv6 時同時啟用 IPv6 路由和禁用 IPv4 路由。

移民

從 IPv4 遷移到 IPv6 可能會很復雜，因為這兩種協議不向后兼容。這可能意味著在開始時手動分配新的 IP 地址。隨著網絡最終過渡到 IPv6，這個過程應該會減少問題。

為了最大限度地降低遷移到 IPv6 時的成本，公司可以采取一種策略，使他們能夠利用現有的 IPv4 基礎設施，同時利用 IPv6 提供的優勢。您可以選擇擁有一個雙棧網絡，讓您的硬件在兩種協議上運行，并盡可能使用 IPv6，而不是完全用 IPv6 替換 IPv4。這種方法是可行的，因為它得到了主要供應商的支持。

IPv6 采用趨勢

雖然 IPv4 和 IPv6 目前共存，但它們并非設計為可互操作。IETF 制定了多項策略，以確保在準備向 IPv6 過渡時這兩種協議可以共存。這些允許 IPv4 和 IPv6 主機相互通信。最終，IPv6 地址將成為常態，但這可能還需要幾年時間。

愿意遷移到 IPv6 的 ISP 和移動運營商的數量，以及大型組織、云提供商和數據中心的數量，以及他們將如何遷移數據，將決定未來 IPv6 的使用方式。在并行網絡上，IPv4 和 IPv6 可以共存。因此，ISP 等機構沒有強烈的動力去探索 IPv6 而不是 IPv4，尤其是因為升級需要大量時間和金錢。

盡管付出了代價，但數字世界正逐漸從低效的 IPv4 模型遷移到更高效的 IPv6 模型。IPv6 的長期利益。

雖然預期的向 IPv6 的全面轉變尚未發生，但世界各地的互聯網注冊機構已經用完了 IPv4 地址。IPv6 采用緩慢背后的最大因素是 NAT，它允許在公共互聯網上使用相對狹窄范圍的私有 IPv4 地址。由于 NAT 為有限數量的 IPv4 地址提供了一種解決方法，企業網絡并沒有倉促轉向 IPv6。

向 IPv6 的過渡一直很緩慢。盡管 IPv6 的部署始于 2006 年，但 IPv6 本身直到 2017 年才成為正式的互聯網標準。

隨著互聯網注冊機構拉響警報，IPv6 現在準備在 IP 尋址領域占據中心位置。盡管它經歷了二十多年的成熟，但近年來獲得了廣泛的關注。

移動網絡，緊隨其后的是互聯網服務提供商 (ISP)，引領了 IPv6 的采用。主要網站也已開始過渡到 IPv6。落后的是企業，他們在 IPv4 網絡上的現有投資阻礙了他們的發展。

遷移到 IPv6 時遇到的問題使 IPv6 的采用變得更糟。例如，與 IPv6 相關的Windows 10 錯誤延遲了微軟 2017 年在其西雅圖總部向 IPv6 過渡的努力。

IPv4 可能還會存在幾年，甚至十年，因為更換 IPv4 設備的成本很高。這并不是說您不應該采用 IPv6。您的組織應該開始采用 IPv6，以避免以后出現任何重大問題。