什么叫IPv4？为什么要发展IPv6？计算机考古学第二期

我们今天的世界互联网始于1969年的美国，在最初它是为美国军事而生的，直到1980年互联网才开始商业化，进入人们的生活。严格来说，不是世界人民共享互联网，而是世界人民使用美国的互联网。这一点，在IP地址的分配上极为明显。

互联网空间不同于现实空间，现实空间别人可以通过地址、门牌、甚至经纬度找到你，但互联网世界只有0和1，所以你也只有一串由0和1组成的地址，来让别人找到你。

这串由0和1组成的地址，叫IP地址，这是互联网的基础资源，你可以直接理解成互联网的土地。

什么是IPV4？

从互联网诞生之日起IP地址协议就一直在完善，最终在1981年，IETF（互联网标准组织）规定IP地址由一串32位的二进制数构成，每台设备都需要独立的IP地址才能够进入互联网，比如：11000000 10101000 00000001 11111111。你对这串数字会感到陌生，因为为了方便人们阅读和记忆，IP地址在我们的设备上通常显示为点分十进制，上面这串地址在点分十进制后就变成了：192.168.1.255，方便很多。这版协议是IP协议的第四版–Internet Protocol version 4，也就简称IPv4。

今天你可以在任何设备的信息中看到IPv4地址，它是第一个被广泛使用，同时也是构成现今互联网的基础协议，从1981年诞生到今天，它已经使用超过了四十年，简单、可靠、大家互信。

但它有一个致命的问题——数量。IPv4地址是32位的二进制数，意味着IP地址在逻辑上的最大总量为2^32-1，

也就是4294967295（42亿）个

在1981年，这个地址数量是天文数字，但互联网发展速度超过所有人想象，个人PC、移动电话、智能设、ISP（移动服务提供商）的兴起中，IP地址被迅速消耗。

全球有70亿人口，IP地址仅有43亿个，一旦用完，后来者将无法进入互联网。危机不止于IP地址不够用，许多国家还面临用不上。全球互联网都用IPv4协议，那就要有人来分配和记录地址，于是，IANA（互联网数字分配机构）出现了。

IANA于1988年正式成立，负责将IP地址分配给全世界。

这个组织虽是国际组织，但从创立之初，资金来源就是美国国防部，再加上美国作为世界互联网起源地，有先发优势。于是资源大量向美国倾斜。如图所示：

其中美国分配了15亿个，占全世界35.9%，中国分配了3亿个，占7.7%。换算成人均的话，每一个美国人有5个IP地址，每五个中国人有1个IP地址。

IPv4诞生10年后，1991年，IETF就预测IPv4地址将会在2010年耗尽（实际上2019年11月枯竭），并在次年提出了IP协议第六版，简称IPv6。

为什么要发展IPv6？

和IPv4的32位不同，IPv6的地址长度扩张到了128位，是前者的四倍，这是一串IPv6地址，你感受一下。0010000000000001  0000110110111000  1000011010100011 0000100011010011 0001001100011001  1000101000101110 0000001101110000  0111001101000100

长度增加后原有的点分十进制也不够用了，于是IPv6改用了十六进制表示，变成这样：

2001:0db8:86a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344

IPv4的有43亿个地址，IPv6的长度是它的四倍，那是不是就有43X4，也就是172亿个地址？不是。IPv6的地址空间为2^128-1，IP地址总数为:

340282366920938463463374607431768211455个

简单一点描述就是：IPv6能给全世界每粒沙子都分配一个地址。如果说IPv4是一块美国分配土地的大陆，那么IPv6就是一片新的海洋，广阔、无限、没有压迫。

如果你想看看自己用的是不是IPv6，可以访问这个网站测试：https://www.test-ipv6.com/

现在发展的IPv6怎么样了？

我国IPv6本来发展的很迅猛，在国际上都处于领先的水平，但是随着NAT技术的出现，IPv4的紧缺问题在一定程度上得到了缓解，使得IPv4的发展速度减慢。

什么是NAT技术呢？NAT中文叫网络地址转换，就是替换IP报文头部的地址信息。

简单的来说，NAT可以将一个公网IP分给多台主机用，这多台主机用的是私网IP。

你可以在cmd里面输入ipconfig查看你的ip，不出意外，你的ip地址为192.168.xxx.xxx，但是你在百度搜一下IP，会发现两个ip地址不相同。因为在ipconfig里面显示的是你的私网IP，而在百度里面显示的为你的公网IP。

然鹅，现在的技术不仅仅是一对一的映射，还存在动态NAT以及NAT重载，当然这都是后话了。

因为NAT技术的发展，以及IPv4和IPv6的不兼容，导致如果更换硬件的成本过高，但是实际上用户的感知不强，各大企业更换IPv6的意愿就不显得那么强。以至于到今天IPv6依然没有普及。目前让我感知最深的还是使用手机流量时的IP地址默认为IPv6。

我国在2021年发布《关于加快推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署和应用工作的通知》，目标在到2023年末，基本建成先进自主的IPv6技术、产业、设施、应用和安全体系，到2025年末，全面建成领先的IPv6技术、产业、设施、应用和安全体系，且我国IPv6网络规模、用户规模、流量规模位居世界第一位。

我国的政策是好的，随着IPv6的到来，我们将不再依赖于NAT，每个人都可以公平的分到一个IP，甚至可以给每一台汽车，每一个路灯分个一个IP，这样对于物联网来说，无疑是推进了一大步，希望这一天早日到来~