如果您上网过，您可能听说过“IP 地址”这个词。 IP 地址或互联网协议地址是每个连接到互联网的设备的唯一标识符。它可以帮助设备相互定位和通信，就像家庭地址可以帮助您找到一栋特定的房子一样。
最常见的 IP 地址类型是 IPv4，它创建于 20 世纪 80 年代。它已经成为几十年来的标准，但随着越来越多的人和设备连接到互联网，我们正在耗尽可用的 IPv4 地址。
为了解决这一问题，开发了一个名为 IPv6 的新版本。 IPv6 旨在取代 IPv4，并提供更大的地址池。在本文中，我们将探讨 IPv4 的特性，将其与 IPv6 进行比较，讨论 IPv6 的优势，并了解为什么从 IPv4 到 IPv6 的过渡需要时间。
什么是 IPv4 及其存在哪些问题？
正如我之前提到的，互联网协议版本 4（即 IPv4）是最常用的 IP 地址类型。该协议版本使用 32 位地址方案，可容纳约 42.9 亿个唯一 IP 地址。
这是因为 32 位地址的每一位都可以有 0 或 1 两个可能的值，这意味着有 2^32 种可能的唯一地址，或者上面提到的数字，42.9 亿。
然而，与 20 世纪 80 年代互联网诞生以来的互联网用户数量相比，我们很容易理解为什么我们的唯一 IPv4 地址即将耗尽。此外，其中一些地址被保留用于特定目的，例如专用网络（10.0.0.0/8、172.16.0.0/12 和 192.168.0.0/16）、多播地址和其他特殊用途，从而进一步减少了可用的唯一地址。
此外，在 IPv4 中，数据包分段（将数据包分解为适合网络路径的较小数据包）由路由器处理，这会增加网络负载，并可能减慢数据传输速度，从而降低网络速度。
最后，IPv4 需要广播，这意味着数据会发送到网络上的所有设备，无论这些设备是否需要它，这会进一步拥塞网络并导致效率低下。
什么是 IPv6？
现在您已经全面了解了 IPv4，那么什么是 IPv6？虽然 IPv6 在 1998 年 IPv4 之后不久就被开发出来，但由于 IPv4 仍然足以满足我们的 IP 需求，因此有充足的时间来研究和开发 IPv6，直到 2012 年它终于推出。2017 年，IPv6 成为互联网标准，多年来，它慢慢地融入到通用网络中。
也就是说，IPv6 尚未成为主流，但我们稍后会讨论为什么需要这么长时间。回到正题：什么是IPv6？您可能已经猜到，IPv6 代表互联网协议版本 6。创建 IPv6 的主要目标是解决唯一 IPv4 地址耗尽的问题。
在这方面，IPv6 使用 128 位地址，这意味着与 IPv4 类似，该地址中的每个位都有两个变量，并且由于它的长度为 128 位，因此会产生 2^128 或 340 个十进制（后面有 37 个零的 34 个）唯一地址。
考虑到这个荒谬的数字，如果每秒生成 10 亿个 IPv6 地址，则需要超过 10 万亿年才能耗尽地址空间，是当前宇宙年龄（138 亿年）的 700 多倍。
可以肯定地说，一旦 IPv6 实施，我们就不会用完此类 IP 地址。满足我们对物联网 (IoT) 的需求，例如移动设备和智能家电，它们都需要 IP 地址，除此之外，IPv6 还具有许多其他优势。
IPv4 与 IPv6
诸如“什么是 IPv4？”之类的问题以及“什么是 IPv6？”回答完，我们来讨论一下 IPv4 与 IPv6 以及 IPv4 和 IPv6 之间的区别。
IPv4 和 IPv6 是重要的互联网协议版本，用于识别网络上的设备，并且都使用 无类别域间路由 (CIDR) 以实现高效的地址管理。 CIDR 允许网络管理员更灵活地分配 IP 地址，调整前缀长度以满足特定的网络需求，从而增强了传统的基于类别的系统。例如，在 IPv4 中，像 192.168.1.0/24 这样的地址表示 24 位用于网络，剩下 8 位用于主机地址，从而有效地允许 256 个唯一地址。同样，在 IPv6 中，诸如 2001:db8::/64 之类的地址指定网络的前 64 位，从而为设备提供大量潜在地址。通过采用 CIDR，IPv4 和 IPv6 都可以优化地址空间使用、简化路由并满足互联网不断增长的需求，这使得它们对于现代网络基础设施至关重要。
IPv4 和 IPv6 之间的主要区别在于 IPv6 提供了大量可用的 IP 地址，这是其开发的主要目标。然而，这种类型的 IP 地址也涵盖了其前身的所有问题。首先，您可以确保 IPv6 的安全性，因为 IPsec 已集成为协议的核心部分，可以更好地防御网络攻击，例如 中间人 或数据包嗅探攻击。
对于IPv4时由路由器处理的报文分片，在IPv6中，分片由发送设备处理，降低了路由器的复杂度和开销，提高了效率。
IPv6 还具有成本效益，因为您不再需要像使用 IPv4 那样使用 DHCP（动态主机配置协议）服务器来分配此类 IP 地址。这是因为 IPv6 支持 SLAAC（无状态地址自动配置），它允许设备根据其连接的网络自动生成 IP 地址，而无需 DHCP 服务器。
IPv4和IPv6的另一个区别是IPv4的广播，这会导致网络拥塞和效率低下。 IPv6 通过多播消除了这个问题，只将数据发送到需要它的特定设备。这使得 IPv6 成为一种更具可扩展性和更高效的 IP 地址类型，特别是对于拥有大量设备的公司和企业而言。
最后但并非最不重要的一点是，IPv6 相对于 IPv4 的一个显着优势是 IPv6 不需要网络地址转换 (NAT)。由于 IPv4 地址缺乏，因此该功能被添加到 IPv4 地址中，从而允许专用网络上的多个设备共享单个公共 IPv4 地址。
虽然这对于 IPv4 来说是必要的，但它也降低了透明度，增加了复杂性，并干扰了需要端到端连接的应用程序。然而，IPv6 的大量 IP 地址不需要 NAT，这意味着在线游戏、IP 语音 (VoIP) 和视频会议的连接更快、更可靠。
深入了解 IPv4 和 IPv6，包括它们的寻址格式、范围、类别、 子网掩码以及其他相关概念，请查看此综合参考：[链接至 PDF]
为什么我们今天不使用 IPv6？
虽然 IPv6 相对于 IPv4 的优势非常明显，但它引出了一个问题：为什么我们还没有过渡到 IPv6。嗯，将整个互联网从一种类型的 IP 地址转移到另一种类型并不是那么简单；话虽如此，还有很多其他原因，所以我们来谈谈吧！
基础设施成本
任何形式的变革，尤其是这种规模的变革，都会面临成本问题。从 IPv4 过渡到 IPv6 也没有什么不同；几乎所有类型的系统（服务器、路由器、交换机等）都被设计为支持 IPv4。虽然大多数较新的系统现在都支持 IPv6，但公司和互联网服务提供商 (ISP) 大多不愿意升级其基础设施以完全支持 IPv6，除非绝对有必要，而当法规最终发生变化时，他们有义务这样做。
例如，美国最大的 ISP 之一花了六年多的时间才完全集成 IPv6，虽然康卡斯特没有提供任何财务数据，但它报告了其基础设施的大规模检修。
兼容性和旧系统
阻碍从 IPv4 迁移到 IPv6 的一个关键问题是，全球网络基础设施的很大一部分是在 IPv6 引入之前构建的，并在遗留系统上运行。除了基础设施之外，许多应用程序和软件也是基于 IPv4 构建的，尚不支持 IPv6，这使得这种变化更加不利。
也就是说，我们通过动态 IP 地址分配、NAT 和其他回收 IPv4 类型 IP 地址的方法，针对当前 IPv4 的 IP 耗尽问题开发了许多解决方法。这也导致大多数公司和 ISP 推迟过渡到 IPv6，因为在某种程度上，它仍然有效。
缓慢但坚定
尽管有我之前提到的原因，我们仍在稳步将 IPv6 采用到我们的系统中；然而，它有点慢。解决迁移到 IPv6 类型 IP 地址的时间和财务成本的临时解决方案之一是双栈方法，截至目前，大多数网络和设备都采用双栈方法运行，这意味着它们同时支持 IPv4 和 IPv6 类型的 IP 地址。
虽然这稍微增加了一切的复杂性，但它是继续使用 IPv4 同时缓慢采用 IPv6 的有效方法。也就是说，维护双栈环境的复杂性和成本只适用于美国和日本等更强大、更资源的国家，这些国家的 IPv6 网络采用率已经超过或接近 50%。
然而，即使像英国和西班牙这样的国家，IPv6 的采用率也分别只有 30% 和 2.5% 左右，更不用说其他资源较少的国家了。
最后的想法
最终，每个公司和 ISP 都不可避免地必须过渡到 IPv6，因为最后一个全球 IP 地址注册机构 AFRINIC（非洲 IP 注册机构）的顶级 IPv4 地址即将耗尽。很快，即使是 NAT 和回收 IP 地址等解决方法也将不足以满足我们的 IP 地址需求。
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常见问题解答
什么是 IPv4，什么是 IPv6？
IPv4 和 IPv6 是不同版本的互联网协议。互联网协议地址或 IP 地址定义了连接到互联网的设备如何定位、交互以及与同样连接到互联网的另一台设备进行通信。 IPv4 的唯一 IP 地址即将耗尽，而 IPv6 是最新版本的互联网协议，可提供几乎无限的 IP 地址。
IPv6 相对于 IPv4 有哪些优势？
IPv6 提供大约 340 个十亿个（34 个后面有 37 个零）唯一地址，将 IPv6 安全性与强制 IPsec 集成，通过 SLAAC（无状态地址自动配置）而不是 IPv4 的 DHCP（动态主机配置协议）降低复杂性，并通过多播和消除 NAT 提高效率和降低延迟。
IPv4 和 IPv6 可以在同一网络中共存吗？
是的，网络可以通过称为双栈模式的特定方式进行设置，其中 IPv4 和 IPv6 同时运行，以便您的系统与所有网络兼容，同时还可以帮助您逐步过渡到 IPv6。您可以在 Cloudzy 的 IPv6 VPS 上每月额外支付 1 美元，获得自己的双栈 VPS： 这里最实惠的价格!
