ipv4 vs ipv6-它是什么以及它在网络中的用途

互联网和网络世界不会像我们所知道的那样，如果不是用于IPv4寻址的话，甚至将不存在。在物理上和无线上通过网络的设备之间的连接中，最重要的协议。今天，我们将看到与IP有关的所有内容，并且我们将分析IPv4与IPv6之间的差异，从而解释其主要特征。

内容索引

IPv4和OSI模型

我们必须从基本地址开始，即定义并了解IP地址是什么，无论它是IPv4还是IPv6。

OSI建模网络标准

为此，我们必须快速参考OSI （开放系统互连）模型。它是通过计算机设备介入通信的不同网络协议的参考模型，而不是网络体系结构 。该模型将电信系统分为7个级别，以区分从一个点到另一个点的数据传输的不同阶段，以及每个阶段涉及的协议。

什么是OSI模型：完整说明

我们已经知道，存在可以对网络协议进行分类的模型，而IPv4和IPv6正是这些网络协议中的两个 。在这种情况下，它们在模型的最低级别之一（ 网络层或第3层）上运行。该层负责在两个连接的网络之间路由数据包 。通过必要的交换和从一个点到另一点的路由，它将使数据从发送器到接收器可用。

在它下面，我们有数据链路层（第2层） ，交换机在其中工作， 在它上面是第4层或传输层 ，其中通过数据报传输数据包的TCP协议介入其中。

什么是IP地址

我们将IP地址说成是十进制或十六进制的数字集 （我们将看到），它可以逻辑地标识网络接口，并根据层次结构标识网络接口 。必须为每个连接到网络的设备分配一个IP地址，一个临时标识符，例如我们在这个世界上的DNI或我们与电话服务签约时的电话号码。借助 IP，不同的计算机可以相互通信，从而使数据包通过网络传播，直到找到接收者。

IP地址可以是固定的（固定IP）或动态的（DHCP或动态主机配置协议） ，始终由在网络层工作的服务器或路由器分配。当我们谈论固定IP时，这意味着主机将始终具有相同的IP地址 ，即使将其关闭然后再打开也是如此。在DHCP中，当IP被打开时， IP是动态分配给主机的，当然，网络的节点通常在第一次与路由器关联后总是总是被赋予相同的IP地址。

在网络体系结构中，我们必须区分公共网络 （即Internet）和专用网络 （如果连接到Wi-Fi，则是路由器，计算机，智能手机或平板电脑所在的路由器）后面的专用网络 。在第一种情况下， 我们谈论的是外部IP ，它是分配给路由器以与Internet通信的地址，几乎是我们ISP始终提供的动态地址。在第二部分中，我们讨论内部IP ， 即路由器提供给网络中计算机的地址，该地址几乎总是192.168.xx类型

我们一定不能将IP与MAC地址混淆， MAC地址是本次固定的唯一地址 ，用于标识网络上的每台计算机。 这是出厂设置的，就像电话的IMEI一样，尽管可以对其进行修改以在OSI模型的传输层中标识主机 。实际上，交换机或路由器就是它将MAC与IP相关联。 MAC是在6个两个字符的块中以十六进制表示的48位代码 。

IP协议

IP地址是属于IP协议 （Internet协议）的标识符，它是IPv4和IPv6寻址系统，是一个较新的版本，已为将来准备。它是一个在网络层上运行的协议，并且不是面向连接的 ，这意味着网络两端之间的通信和数据交换无需事先达成协议即可完成。换句话说， 接收器在不知道接收器是否可用的情况下发送数据 ，因此当打开和连接接收器时它将到达接收器 。

IPv4和IPv6通过根据OSI模型运行的物理网络传输交换的数据包 。这要归功于路由，这项技术使数据包能够找到到达目的地的最快路由 ，但并不能保证它将到达 ，当然，这种保证是由具有TCP，UDP或其他协议的数据传输层提供的。

IP协议处理的数据分为称为数据报的数据包 ，这些数据包没有任何类型的保护或错误控制用于发送。数据报是否仅通过IP发送，是否可以随机顺序到达，破坏或完成。 它仅携带有关源IP地址和目标IP地址的信息以及数据 。当然，这似乎并不十分可靠，因此在传输层中，将采用此数据报并将其包装在TCP或UDP段中 ，从而增加了错误处理和更多信息。

IPv4

现在，让我们关注IPv4协议 ，该协议自1983年创建第一个ARPANET分组交换网络以来一直在网络中运行，该网络由RFC 791标准定义。顾名思义，它是第4版中的IP协议，但这是因为我们没有实现以前的版本，这是第一个。

IPv4使用32位地址 （二进制为32，1和0），以4个八位字节 （8位数字）排列，并用小数点分隔点。将其转化为实践将是这样的数字：

192.168.0.102

这样，我们可以拥有从0.0.0.0到255.255.255.255的地址。如果我们将先前的IP转换为其二进制代码，则将具有：

192.168.0.102 = 11000000.10101000.00000000.01100110

换句话说，是32位，因此使用IPv4，我们将能够总共寻址：

²³² = 4294967296主机

看起来似乎很多，但是目前IPv4地址已经用尽 ，因为40亿台计算机是当今相当正常的数字。实际上， 在2011年 ，当中国负责提供IP地址的机构使用了最后一个软件包时， 它们就开始短缺了，因此IPv6协议应运而生。我们已经使用这种寻址方式将近40年了，因此，一生中它的寿命还不错。

我们必须记住，内部IP地址在LAN网络中将始终相同，并且不受外部IP的影响。这意味着在内部网络上，我们可以拥有一个具有192.168.0.2的主机，并且另一个内部网络上的其他主机也可以使用该主机，并且能够复制所需的次数。但是在整个Internet网络中都可以看到外部IP地址，无论如何都不能重复这些地址。

IPv4标头

因此，方便查看IPv4标头的结构，该标头的最小大小为20字节，最大为40字节 。

我们将快速解释每个部分，因为有些部分以后可以扩展到IPv6

版本（4位）：标识协议的版本，对于v4为0100，对于v6为0110。 IHL（4位）：标头的大小，可以是20个字节到60个字节，或者是160个比特到480个比特相同。 服务时间（8位）：如果包装特殊，例如在考虑到运输紧急性时更重要，则为标识符。 总长度（16位）：以字节为单位反映数据报或片段的总大小。 标识符（16位）：如果数据报已分段，则可以使用它，以便以后可以加入标志（3位）和片段的偏移量或位置（13位）：第一位为0，第二位为0（可整除，1为不可整除），3rd位（0 =最后一个片段，1 =中间片段） TTL（8位）： IPv4数据包寿命。它反映了路由器可以跳的跳数，为64或128。当包用尽时，将其删除。 协议：表示数据报必须在更高层上传递的协议，例如TCP，UDP，ICMP等。 校验和：控制包的完整性，每次以前的值更改时都重新计算。

IPv6及其与IPv4的区别

尽管完全解释了这些协议之一是一个世界，但我们不能永远做到这一点，因此我们现在将继续使用IPv6或Internet协议版本6 。版本5在哪里？好吧，这只是实验性的，所以让我们看看它是什么以及与IPv4有何区别。

绝对我们所有人都曾经见过以前的IP地址，但肯定是这些次数减少了一次，或者甚至没有注意到。 IPv6于2016年以其RFC 2460标准的定义实施，基本上旨在在必要时替换IPv4 。该标准是出于为亚洲人提供更多IP地址的需要而诞生的。可以这么说，保留IP地址，最后一个数据包在2011年保留。这并不意味着它们已经全部使用，因为当更多节点添加到网络时，公司正在使用它们。

IPv6还旨在为所有类型的设备提供固定IP 。但是，这个新版本可以提供多少个IP地址？嗯，会有一些，因为此地址使用128位 ，并且机制与上一个类似。但这一次它使用十六进制表示法完成，因此占用的空间更少，因为在八位字节中呈现128位将导致地址过长。因此，在这种情况下，它由8个部分组成 ，每个部分16位。

将其转回练习将是一个字母数字 ，看起来像这样：

fe80：1a7a：80f4：3d0a：66b0：b24b：1b7a：4d6b

这样，我们的地址范围可以从0：0：0：0：0：0：0：0：0到ffff：ffff：ffff：ffff：ffff：ffff：ffff：ffff。 这次我们不会为了避免按下而将该地址转换为二进制代码，但是它将具有128个零和一。当我们在计算机或任何其他主机上看到这些地址中的任何一个时，很有可能用较少的组表示，并且如果我们只有零的组，则只要它们在右侧 ，就可以将其省略。

现在，借助IPv6和这128位，我们将能够处理总计：

2128 = 340, 282, 366, 920, 938, 463, 463, 374, 607, 431, 768, 211, 456主机

这样，中文服务器就可以无限制地安装所需的所有服务器，因为它们的容量实在令人难以置信。尽管目前不能单独使用，但我们的计算机的网卡上已经有一个IPv6地址 。

IPv6 vs IPv4标头和其他新闻

实施新寻址的重要事情是使其与以前的协议向后兼容并在其他层中进行操作。 IPv6的使用可以与应用程序层和传输层的其他协议一起使用，而无需对标头进行任何修改， 但FTP或NTP除外，因为它们集成了网络层的地址。

我们还研究了如何简化协议标头 ，使其比IPv4更简单并且具有固定长度，这极大地提高了协议标头的处理速度和数据报的标识速度。这意味着我们必须使用IPv4或IPv6发送信息，但不能同时发送。让我们看看这个标题：

现在，尽管我们不以扩展头的形式添加选项，但头是简化的，尽管其长度是IPv4的两倍。

版本（4位）流量类别（8位）：与数据包优先级控制流标签（20位）相同：它管理QoS 数据长度（16位）：很明显，它测量要存储数据的空间标准大小为64 KB，由巨型帧确定。下一个标头（8位）：对应于IPv4协议部分的跳数限制（8位）：替换TTL 扩展标头：它们添加了用于分段，加密等的额外选项。 IPv6中有8种扩展头

在该协议中包括的新颖性中，甚至可以在子网或内部网络中以更简化的形式突出更大的寻址能力 。现在，仅通过更改几个节点标识符就可以在一个子网中拥有多达2 ^64个主机 。

此外，当每个节点包含在IPv6资源中时， 可以对其进行自我配置 。在这种情况下，将不会从路由器请求IP，而是由ND请求配置参数的请求，这称为无状态地址自动配置 （SLAAC）。尽管您也可以使用DHCPv6（如果无法这样做）。

在这种情况下， IPsec不是可选的， 而是必需的，并且对于已经使用该协议运行的路由器，它直接在IPv6中实现。为此，我们添加了对Jumbograms的支持，也就是说，Jumbo数据报比IPv4的数据报大得多，最大为64KB，现在可以达到4GB。

总而言之，我们在这两个表中为您指出IPv4和IPv6标头之间的区别。