互联网协议或IP是一组规则，使我们的计算机和其他通信设备可以通过互联网相互连接。每当您在浏览器上打开一个网站时，带有您的IP地址的数据包就会发送到网络服务器自己的IP地址，之后该网站将通过互联网返回到您的设备。

IP地址的运作方式与地图上街道地址的运作方式相同。他们将数据包定向到预期的目的地。IP控制所有互联网流量。带有源点和目的地IP信息的数据包在Internet上传输，路由器帮助将它们引导到正确的路径。

IP是TCP/IP的另一半，即所谓的Internet协议族。TCP，传输控制协议，管理传输层，而IP则与网络层有关。TCP/IP由美国国防部高级研究计划局(DARPA)开发。它于1982年成为美国军方的计算机网络标准。不久之后，它成为互联网等分组交换网络的主要标准。

IPv4和IPv6分别代表Internet协议版本4和版本6。目前这两个版本共存，一旦IPv4地址用完，IPv6将接管。IPv4和IPv6之间的主要区别是什么？让我们找出来。

IPv4是一种无连接协议，以尽力而为的交付模式运行，这意味着它不保证交付，也不能避免重复。TCP位于IP之上，通过数据完整性检查等机制解决了这些缺点。

IPv4于1981年成为管理数据包传输的主要协议。在标准定义期间，版本号进展迅速，从版本1开始，直到IPv4于1983年成为ARPANET（互联网的先驱）中使用的版本。

最初，IP地址被设计为仅支持少量网络。到1981年IPv4推出时，它已经在有类网络寻址体系结构中划分为地址类以应对这一限制。这种架构在1993年被取代，当时引入了无类域间路由(CIDR)以减缓IPv4地址耗尽和互联网上路由表的快速增长。

IPv4地址是数字，使用点分十进制表示法或由点分隔的四个十进制八位字节格式化，例如，172.217.31.238。由于一个八位字节的长度为八位，对于四个八位字节，每个IPv4地址的长度为32位或四个字节。

在232个IP地址中，IPv4地址总数接近43亿。如果排除为多播和专用网络保留的大约3亿个地址，这个数字将下降到大约40亿。网络地址转换(NAT)用于允许为专用网络保留的IP地址通过Internet进行通信。

最初人们认为IPv4可以为互联网上的所有设备提供IP地址，但很快就发现需要更强大的替代方案来满足未来的需求，即使IPv4地址可以重复使用。随着访问互联网的设备数量已经达到数十亿，尤其是智能手机和物联网(IoT)已经无处不在，几乎所有IPv4地址都已分配——进入IPv6。

随着1990年代互联网使用的兴起，负责定义技术互联网协议的开放标准机构互联网工程任务组(IETF)开始意识到IPv4中的一个潜在问题：它可以生成的可用IP地址数量有限并且在可预见的未来将不足以分配给访问互联网的设备。

IETF决定需要一个更好的面向未来的IP寻址标准。到1998年，它提出了一个更好和改进的IPv6标准草案，旨在最终取代IPv4。

IPv6提供了一个128位的IP地址。这意味着它允许生成2^128个或大约3.4×10^38个地址。通俗地说，IPv6地址的数量可以是数万亿万亿。

由于IPv6还保留了一些号码块供特殊使用或完全排除使用某些号码，因此IPv6地址的实际数量应该略少，就像在IPv4中一样。尽管如此，IPv6地址的数量实际上是无限的，应该足以满足未来的需求。

虽然IPv6遵循与IPv4相同的设计原则，但IPv6地址分为八组，每组四个十六进制数字，每组由冒号分隔，例如fe80:0000:0000:0350:9804:1781:4371:2d03。大多数IPv6地址不会占用其所有128位，导致字段仅包含零或用零填充。

使用IPv6寻址架构，您可以使用两个冒号(::)来表示连续的16位零字段。例如，您可以将fe80:0000:0000:0350:9804:1781:4371:2d03折叠成fe80::0350:9804:1781:4371:2d03以使其更具可读性。

IPv4和IPv6之间最显着的区别是后者允许的IP地址数量实际上是无限的。当IPv4出现时，移动设备还没有普及。因此，构建IPv4时没有考虑移动网络和支持物联网的设备。当这些设备上网并连接到互联网时，它们会通过NAT间接通过。此过程有时会给IPv4设备带来问题。

随着移动设备互联网访问现在成为标准，转向IPv6势在必行，因为它允许设备之间更简化的通信。考虑到IPv6为移动网络提供的优势，移动网络率先采用IPv6也就不足为奇了。IPv6允许单个设备拥有多个IP地址，具体取决于该设备的使用方式。每台设备都使用自己分配的IP地址直接连接到互联网，而不是通过NAT。

当IPv4出现时，网络安全还不是任何人最关心的问题。IPv4的更新允许它配置与IPv6相同的IP安全标准。尽管IPv6旨在通过其内置的加密功能和数据包完整性检查来提高安全性，但IPv4也可以提高安全性，因此在Internet协议安全性(IPsec)方面它们之间基本上没有区别。

IPv4需要地址解析协议(ARP)才能映射到设备的物理地址或媒体访问控制(MAC)地址。ARP容易受到欺骗，并且可以成为网络上的中间人攻击或拒绝服务攻击的载体。尽管可以通过使用旨在防止此类攻击的软件来减轻这种风险，但它仍然会带来问题。

为了映射到设备的MAC地址，IPv6使用更强大的邻居发现协议(NDP)及其相关扩展，包括安全邻居发现协议(SEND)，这是一种提供加密地址和公钥基础设施(PKI)的安全扩展，与IPv6中固有的IPsec。因此，尽管IPv4中存在IP安全性，但在安全方面，IPv4和IPv6之间仍然存在差异。

至于设备配置，IPv4可能需要大量手动配置或使用动态主机配置协议(DHCP)进行辅助配置。相反，自动配置适用于每个具有IPv6地址的设备。同样，在设备配置方面，IPv6毫无疑问地胜出。

由于多年来已经成熟和改进，IPv4的执行速度与IPv6相当，理论上更快，因为它不需要NAT。IPv6网络性能应该很快就会超过IPv4网络，因为网络管理员变得更加善于优化它们，就像他们已经学会了调整IPv4网络一样。

特征

IPv4

IPv6

地址大小

32位

128位

寻址方式

IPv4是一个数字地址。它使用点分符号来

分隔二进制八位字节。

IPv6是一个字母数字地址。它使用冒号

班级数

有五个等级，A到E。

它允许无限数量的IP地址。

地址类型

单播、多播、广播

单播、多播和任播

标头字段数

标头字段的长度

校验和字段

有校验和字段

没有校验和字段

数据包大小

IPv4的最小数据包大小为576字节。

IPv4的最小数据包大小为1208字节。

测绘

IPv4使用地址解析协议(ARP)将

IP地址映射到媒体访问控制(MAC)地址。

动态主机配置服务器(DHCS)

客户端在连接到网络之前向DHCS请求IP地址。

客户有永久地址。不需要

简单网络管理协议(SNMP)

IPv4使用SNMP进行系统管理。

IPv6不使用SNMP

与移动设备的兼容性

IPv4使用点十进制表示法，不适

IPv6使用十六进制冒号分隔表示法，

本地子网组管理

IPv4使用互联网组管理协议(GMP)

IPv6使用多播侦听器发现(MLD)。

互操作性和移动性

因此，它限制了网络拓扑，阻碍了

它具有嵌入

网络设备的互操作性和移动性功能。

子网掩码

指定网络使用主机部分的子网掩码。

它不使用子网掩码。

路由信息协议(RIP)

IPv4支持RIP

IPv6不支持RIP

地址功能

IPv4使用网络地址转换(NAT)，允许

单个地址屏蔽多个不可路由的地址。

IPv6由于其庞大的地址空间而使用直接寻址。

安全

安全性取决于应用程序。

IPv6在协议中内置了互联网协议安全(IPsec)

，以提供自动安全性。

可选字段

有可选字段

它没有可选字段。它提供扩展头。

由于IPv6，最终耗尽IP地址的危险已经过去。IPv6中更多的地址并不是它相对于IPv4的唯一优势。

IPv6中的分层地址分配解决了IPv4中日益复杂的路由表问题，这个问题之前已通过CIDR解决。IPv6寻址非常简单，不会对路由器造成问题。使用IPv6，CIDR不再是必不可少的，但您仍然可以将其用于路由器配置。

此外，IPv6具有一种新的数据包格式，旨在进行最少的路由器处理。因此，IPv6应该使网络管理更容易、路由更有效以及设备移动性更好。由于IPv6的数据包格式与IPv4的不同，因此这两个IP标准不能互操作。IETF已尝试减轻这种不互操作性引起的潜在问题；到目前为止，这些措施已被证明是成功的，可以确保这两个标准可以一起运行而不会出现任何重大问题。

IPv6具有优势的另一个领域是多播寻址，它允许设备同时向多个目的地发送带宽密集型数据包，例如多媒体流。

IPv6还提供更简单的配置。它允许同时连接到多个网络，这在IPv4中是不可能的。虽然IPv6仍然可以使用静态IP地址或DHCP，但它可以利用无状态自动配置。这允许与网络上的前缀和路由器无缝集成，同时使IPv6设备能够使用唯一的64位标识符自动为自己分配地址。这种自动配置功能是IPv6非常适合用于支持物联网的设备的原因。

IPv6的其他好处包括开箱即用的更好安全性。使用IPv6，不再需要ping扫描，消除了蠕虫在您的网络中传播的潜在载体。不利的一面是，这会使DNS服务器成为攻击者的潜在目标。

IPv6的其他缺点包括需要升级不是为IPv6设计的网络设备。

事实证明，输入和记住由字母和数字组成的过长IPv6地址并将它们放入网络拓扑图中也很困难。虽然这听起来微不足道，但如果您管理的是大型网络，它可能会被证明是困难和麻烦的。您还必须记住在开始迁移到IPv6时同时启用IPv6路由和禁用IPv4路由。

从IPv4迁移到IPv6可能会很复杂，因为这两种协议不向后兼容。这可能意味着在开始时手动分配新的IP地址。随着网络最终过渡到IPv6，这个过程应该会减少问题。

为了最大限度地降低迁移到IPv6时的成本，公司可以采取一种策略，使他们能够利用现有的IPv4基础设施，同时利用IPv6提供的优势。您可以选择拥有一个双栈网络，让您的硬件在两种协议上运行，并尽可能使用IPv6，而不是完全用IPv6替换IPv4。这种方法是可行的，因为它得到了主要供应商的支持。

虽然IPv4和IPv6目前共存，但它们并非设计为可互操作。IETF制定了多项策略，以确保在准备向IPv6过渡时这两种协议可以共存。这些允许IPv4和IPv6主机相互通信。最终，IPv6地址将成为常态，但这可能还需要几年时间。

愿意迁移到IPv6的ISP和移动运营商的数量，以及大型组织、云提供商和数据中心的数量，以及他们将如何迁移数据，将决定未来IPv6的使用方式。在并行网络上，IPv4和IPv6可以共存。因此，ISP等机构没有强烈的动力去探索IPv6而不是IPv4，尤其是因为升级需要大量时间和金钱。

尽管付出了代价，但数字世界正逐渐从低效的IPv4模型迁移到更高效的IPv6模型。IPv6的长期利益。

虽然预期的向IPv6的全面转变尚未发生，但世界各地的互联网注册机构已经用完了IPv4地址。IPv6采用缓慢背后的最大因素是NAT，它允许在公共互联网上使用相对狭窄范围的私有IPv4地址。由于NAT为有限数量的IPv4地址提供了一种解决方法，企业网络并没有仓促转向IPv6。

向IPv6的过渡一直很缓慢。尽管IPv6的部署始于2006年，但IPv6本身直到2017年才成为正式的互联网标准。

随着互联网注册机构拉响警报，IPv6现在准备在IP寻址领域占据中心位置。尽管它经历了二十多年的成熟，但近年来获得了广泛的关注。

移动网络，紧随其后的是互联网服务提供商(ISP)，引领了IPv6的采用。主要网站也已开始过渡到IPv6。落后的是企业，他们在IPv4网络上的现有投资阻碍了他们的发展。

迁移到IPv6时遇到的问题使IPv6的采用变得更糟。例如，与IPv6相关的Windows10错误延迟了微软2017年在其西雅图总部向IPv6过渡的努力。

IPv4可能还会存在几年，甚至十年，因为更换IPv4设备的成本很高。这并不是说您不应该采用IPv6。您的组织应该开始采用IPv6，以避免以后出现任何重大问题。