什么叫IPv4?为什么要发展IPv6?计算机考古学第二期

什么叫IPv4?为什么要发展IPv6?计算机考古学第二期

AI朗读

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。

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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:

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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

图片[3]-什么叫IPv4?为什么要发展IPv6?计算机考古学第二期-倦意博客

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。

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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。

图片[5]-什么叫IPv4?为什么要发展IPv6?计算机考古学第二期-倦意博客

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。

图片[6]-什么叫IPv4?为什么要发展IPv6?计算机考古学第二期-倦意博客

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~

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