IPv4

基于IPv4的网络难以实现网络实名制，一个重要原因就是因为IP资源的共用，因为IP资源不够，所以不同的人在不同的时间段共用一个IP，IP和上网用户无法实现一一对应。而IPv6的普及将改变现状，因为IPv6一个重要的应用将是实现网络实名制下的互联网身份证/VIeID，

在IPv4下，现在根据IP查人也比较麻烦，电信局要保留一段时间的上网日志才行，通常因为数据量很大，运营商只保留三个月左右的上网日志，比如查前年某个IP发帖子的用户就不能实现。

IPv6的出现可以从技术上一劳永逸地解决实名制这个问题，因为那时IP资源将不再紧张，运营商有足够多的IP资源，那时候，运营商在受理入网申请的时候，可以直接给该用户分配一个固定IP地址，这样实际就实现了实名制，也就是一个真实用户和一个IP地址的一一对应。

当一个上网用户的IP固定了之后，你任何时间做的任何事情都和一个唯一IP绑定，你在网络上做的任何事情在任何时间段内都有据可查，并且无法否认。因此你可能昨晚刚浏览过非法网站后，第二天早上就会有人上门给你开罚款单。

IPv4中规定IP地址长度为32（按TCP/IP参考模型划分) ，即有2^32-1个地址。一般的书写法为4个用小数点分开的十进制数。也有人把4位数字化成一个十进制长整数，但这种标示法并不常见。另一方面，IPv6使用的128位地址所采用的位址记数法，在IPv4也有人用，但使用范围更少。 过去IANAIP地址分为A,B,C,D 4类，把32位的地址分为两个部分：前面的部分代表网络地址，由IANA分配，后面部分代表局域网地址。如在C类网络中，前24位为网络地址，后8位为局域网地址，可提供254个设备地址(因为有两个地址不能为网络设备使用: 255为广播地址，0代表此网络本身) 。网络掩码(Netmask) 限制了网络的范围，1代表网络部分，0代表设备地址部分，例如C类地址常用的网络掩码为255.255.255.0。

ipv4所存在的问题

- 127.x.x.x给本地网地址使用。

- 224.x.x.x为多播地址段。

- 255.255.255.255为通用的广播地址。

- 10.x.x.x，172.16.x.x至172.31.x.x 和192.168.x.x供本地网使用，这些网络连到互连网上需要对这些本地网地址进行转换（NAT）。 但由于这种分类法会大量浪费网路上的可用空间，所以新的方法不再作这种区分，而是把用者需要用的位址空间，以2的乘幂方式来拨与。例如，某一网路只要13个ip位址，就会把一个16位址的区段给他。假设批核了 61.135.136.128/16 的话，就表示从 61.135.136.129 到 61.135.136.142 的网址他都可以使用。

IP包由首部(header)和实际的数据部分组成。数据部分一般用来传送其它的协议，如TCP，UDP，ICMP等。数据部分最长可为65515字节(Byte)(=2xx16 - 1 - 最短首部长度20字节) 。一般而言，低层(链路层) 的特性会限制能支持的IP包长。例如以太网(Ethernet)协议，有一个协议参数，即所谓的最大传输单元(Maximum Transfer Unit,MTU) ，为1518字节，以太网的帧首部使用18字节，剩给整个IP包(首部+数据部分)的只有1500字节。 还有一些底层网络只能支持更短的包长。这种情况下，IP协议提供一个分割(fragment)的可选功能。长的IP包会被分割成许多短的IP包，每一个包中携带一个标志(Fragmentid)。发送方(比如一个路由器) 将长IP包分割，一个一个发送，接送方(如另一个路由器)按照相应的IP地址和分割标志将这些短IP包再组装还原成原来的长IP包。

Ipv4并不区分作为网络终端的主机(host) 和网络中的中间设备如路由器中间的差别。每台电脑可以既做主机又做路由器。路由器用来联结不同的网络。所有用路由器联系起来的这些网络的总和就是互联网。 IPv4技术即适用于局域网(LAN) 也适用于广域网。一个IP包从发送方出发，到接送方收到，往往要穿过通过路由器连接的许许多多不同的网络。每个路由器都拥有如何传递IP包的知识，这些知识记录在路由表中。路由表中记录了到不同网络的路径，在这儿每个网络都被看成一个目标网络。路由表中记录由路由协议管理，可能是静态的记录比如由网络管理员写入的，也有可能是由路由协议动态的获取的。有的路由协议可以直接在IP协议上运行。 常用的路由协议有

-路由信息协议(Routing Information Protocol, RIP),

-开放式最短路径优先协议，Open Shortest Path Fast, OSPF) ，

- 中介系统对中介系统协议(Intermediate System – Intermediate System, IS-IS) ,

-边界网关协议(Border Gateway Protocol, BGP) . 在网络负荷很重或者出错的情况下，路由器可以将收到的IP包丢弃。在网络负荷重的时候，同样一个IP包有可能由路由器决定走了不同的路径。路由器对每一个IP包都是单独选择路由的。这也提高了IP通信的可靠性。但单是IP层上的包传输，并不能保证完全可靠。IP包可能会丢失; 可能会有重复的IP包被接受方收到; IP包可能会走不同的路径，不能保证先发的先到; 接受方收到的可能是被分割了的IP包。在IP之上再运行TCP协议则解决这些缺点提供了一个可靠的数据通路。

IPv4首部一般是20字节长。在以太网帧中，IPv4包首部紧跟着以太网帧首部，同时以太网帧首部中的协议类型值设置为080016。 IPv4提供不同，大部分是很少用的选项，使得IPv4包首部最长可扩展到60字节(总是4个字节4个字节的扩展) 。

ipv4向ipv6的过渡策略

版本：4位，指定IP协议的版本号。 包头长度(IHL)：4位，IP协议包头的长度，指明IPv4协议包头长度的字节数包含多少个32位。由于IPv4的包头可能包含可变数量的可选项，所以这个字段可以用来确定IPv4数据报中数据部分的偏移位置。IPv4包头的最小长度是20个字节，因此IHL这个字段的最小值用十进制表示就是5 (5x4 = 20字节)。就是说，它表示的是包头的总字节数是4字节的倍数。 服务类型：定义IP协议包的处理方法，它包含如下子字段 ::过程字段：3位，设置了数据包的重要性，取值越大数据越重要，取值范围为：0（正常）~ 7（网络控制） ::延迟字段：1位，取值：0（正常）、1（期待低的延迟） ::流量字段：1位，取值：0（正常）、1（期待高的流量） ::可靠性字段：1位，取值：0（正常）、1（期待高的可靠性） ::成本字段：1位，取值：0（正常）、1（期待最小成本） ::未使用：1位 长度：IP包的总长 标识：唯一地标识主机所发送的一个数据段，通常每发送一个数据段后加一。但IP包被分割后，分割得到的IP包拥有相同的标识 标志：是一个3位的控制字段，包含： ::保留位：1位 ::不分段位：1位，取值：0（允许数据报分段）、1（数据报不能分段） ::更多段位：1位，取值：0（数据包后面没有包，该包为最后的包）、1（数据包后面有更多的包） 段偏移量：当数据段被分割时，它和更多段位（MF, More fragments）进行连接，帮助目的主机将分段的包组合。 TTL：表示数据包在网络上生存多久，每通过一个路由器该值减一，为0时将被路由器丢弃。 协议：8位，这个字段定义了IP数据报的数据部分使用的协议类型。常用的协议及其十进制数值包括ICMP(1)、TCP(6)、UDP(17)。 校验和：16位，是IPv4数据报包头的校验和。

ipv4与ipv6互联

Internet Protocol, //互联网协议

Src: 202.203.44.225 (202.203.44.225)，//源IP地址

Dst: 202.203.208.32 (202.203.208.32)，//目的IP地址Version: 4//版本4位，表示版本号，即常说的IPv4；相信IPv6以后会更广泛

Header length: 20 bytes // IP包头部长度Differentiated Services Field:0x00(DSCP 0x00:Default;ECN:0x00)//差分服务字段Total Length: 48// IP包的总长度

Identification:0x8360 (33632) //标志字段

Flags: //标记字段

Fragment offset: 0 //分段偏移量Time to live: 128 //生存期TTLProtocol: TCP (0x06) //此包内封装的上层协议为TCPHeader checksum: 0xe4ce [correct] //头部数据的校验和Source: 180.97.33.108 (180.97.33.108) // 源IP地址Destination: 192.168.2.56 (192.168.2.56) //目的IP地址

IPv4从出生到如今几乎没什么改变的生存了下来。1983年TCP/IP协议被ARPAnet采用，直至发展到后来的互联网。那时只有几百台计算机互相联网。到1989年联网计算机数量突破10万台，并且同年出现了1.5Mbit/s的骨干网。因为IANA把大片的地址空间分配给了一些公司和研究机构，90年代初就有人担心10年内IP地址空间就会不够用，并由此导致了IPv6 的开发 。

IPv6与IPv4相比有以下特点和优点：

(1)更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32,即有2^32-1个地址；而IPv6中IP地址的长度为128,即有2^128-1个地址。夸张点说就是，如果IPV6被广泛应用以后，全世界的每一粒沙子都会有相对应的一个IP地址。

⑵更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则,这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry)表示一片子网,大大减小了路由器中路由表的长度,提高了路由器转发数据包的速度。

(3)增强的组播(Multicast)支持以及对流的支持(Flow-control)。这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量(QoS)控制提供了良好的网络平台。

(4)加入了对自动配置(Auto-configuration)的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷。

从“长沙模式”看IPv6网络演进思路

(5)更高的安全性。在使用IPv6网络中，用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，这极大地增强了网络安全。

IPv6、TCP、UDP、ICMP、SNMP、FTP、TELNET、SMTP、ARP、RARP、RPC、XDR、NFS

I Pv4地址剩余不足5组 几乎全部耗尽

日前中国互联网络信息中心（CNNIC）表示，全球互联网IP地址刚刚突破了一个新的关键临界点，IANA可分配IPv4地址剩余量已不足10%。CNNIC同时呼吁：应尽快从国家层面加快部署向IPv6地址的平稳过渡，避免在下一代互联网发展中掉队。

I CANN主席和首席执行官Rod Beckstrom认为：“为了让全球互联网跨越界限地增长与发展，我们需要快速推广IPv6协议的使用，现在是互联网社群联合行动的时候了！”

CNNIC报告中分析：3G推动下的移动互联网发展，也会产生对IP地址巨大需求。未来5年中，移动互联网的IP地址的需求预计达到5-9亿。显而易见，的IPv4地址资源远无法满足增长迅速的网民需求，如果我们不采取及时的应对措施，届时，运营商、用户和设备提供商将有一系列不良连锁反应。

互联网协议（IP）作为一项协议标准为网络设备连入网络做唯一的标识。IP协议版本分为IPv4和IPv6两种。而Ipv6能提供比IPv4更庞大的地址资源。面对如此紧缺的IPv4资源，所有互联网管理者应立即采取措施，推进IPv6网络部署的规划。IP地址是逐级分配的，由互联网名称与地址分配机构（ICANN）授权因特网编号管理局（IANA）负责分配；IANA将IP地址分配给全球五大区域网址分配管理机构（RIRs），例如亚太地区的APNIC ，RIRs再将其分配到各自所管理的区域。面对不足10%的待分配IPv4地址资源，这迫使全球互联网社群慎重考虑并采取坚决措施确保全球向IPv6的逐步过渡。

面对两年后即将枯竭的IPv4，实现IPv4向IPv6的过渡已经迫在眉睫，世界各国已经对IPv6地址的部署“摩拳擦掌”，欧美等发达国家更是将其上升到国家战略的层面，成立专门的政府工作小组进行相关工作的推进。

相比之下，中国的IPv6产业链不完善。根据最新数据：中国的IPv6地址为63块，排名全球18，远远落后于巴西（65728块）、美国（15025块）、德国（9861块）、日本（8356块）。不难看出，如果不积极应对，我国可能会将输在基于IPv6地址下一代互联网的起跑线上。（2009年数据）

针对这一局面， APNIC执委、CNNIC专家张健认为：要实现IPv4向IPv6的平稳过渡，保证我国下一代互联网的稳健发展，需要在网络应用、终端设备、技术标准、IP地址资源分配管理上有一个整体的规划布局，政府、设备供应商、电信运营商，以及内容提供商要履行他们在IPv6过渡中的角色。在这个系统性的工程中，国家力量就显得不可或缺，需要政府不断加强在该领域的投入和政策导向。NRO主席Axel Pawlik的呼吁与此“不谋而合”，他强调，“政府部门应该在本国的IPv6部署推进中扮演主要角色。”

CNNIC在2008年提议启动“IP地址国家行动计划”，呼吁从国家层面，在组织机构、技术标准、资金和政策等多个方面入手，根据IPv4地址耗尽的时间段来整体布局我国的IPv6推进计划，确保我国能够顺利地从IPv4过渡到下一代IPv6地址。据了解，CNNIC已经累计为我国分配IPv4地址5600万个。

中国IP地址告急

近日，由中国互联网络信息中心（CNNIC）等主办的2008IP地址资源研讨会在天河软件园召开。会议透露，IPv4地址资源按照的分派速度只剩下830多天。届时，如不采取措施，新网民将无法正常上网。

中国ipv4地址数量增长情况

CNNIC国际业务部IP组业务主管李凯解释，网民要正常上网就必须要有一个IP地址，通过IP地址才能解析域名浏览网页。中国绝大部分网络都是使用IPv4的网络地址，作为互联网的基础资源，IPv4的资源是有限的，已经用掉了80%。其中中国的使用量近来超过了日本，仅次于美国居世界第二位。按照情况，IPv4的网络地址资源只剩下了830多天，这意味着大约到2010年时，如果不使用新的地址资源，新网民将无法正常上网，网络运营商的业务也无法拓展。

李凯介绍，美国已经开发了IPv6网络地址，这是一种没有上限的网络基础资源。但是中国使用这个地址资源的只有教育网。如果要使用IPv6的网络地址，意味着运营商要使用新的设备，而旧的设备都要被淘汰掉，这需要一笔很大的资金，“我们现在到处都开研讨会，就是要告诉网络运营商尽快申请剩下的IP地址，储备起来，另外要提前为网民准备提供IPv6的IP地址”。

被誉为“互联网之父”的文顿·瑟夫日前指出，全球IP地址即将在“几个星期内”用尽。

拉丁美洲及加勒比地区域名注册管理机构公关总监欧内斯托·马卓2010年12月就发出警告称：“互联网中心IP地址将于2011年1月分配完毕”。“本周又分配掉了4批，只剩5批未分配，根据相关决议，这5批IP地址将分给全球5大域名注册机构。”

互联网编号分配机构 （IANA）2011年2月3日宣布，最后5个IPv4地址“大礼包”已经被分配了出去，每个礼包含有1680万个地址。此后，IPv6地址则会接班，并提供数量“浩瀚”的新型IP地址。

部分高校或者集体都出现了Ip地址紧张的情况，对资源的争抢导致部分用户无法上网！

互联网地址分配机构(IANA)在2011年2月份已将其IPv4地址空间段的最后2个“/8”地址组分配出去。这一事件标志着地区性注册机构(RIR)可用IPv4地址空间中“空闲池”的终结，但这并不意味着IPv4已经无法获得。

在2014年4月份，美国互联网号码注册机构(ARIN)宣布他们已经开始分配其库存的最后可用的“/8”地址组。ARIN负责为美国、加拿大和加勒比地区分配IP地址空间。ARIN为五大全球地区性注册机构(RIR)之一，这些机构会轮流从互联网地址分配机构(IANA)那里领取IP地址组。

ARIN注册服务处主管LeslieNobile在声明中称：“由于地址段规模存量不足，ARIN可能将陷入了无法满足IPv4请求的处境。”

ARIN在2010年曾经向外界阐述了关于如何分配最后的IPv4地址组的处理过程。这个过程分多个阶段，包括逐渐增加互联服务提供商的地址申请限制。

每个IPv4“/8”地址组包含16,777,214个地址。ARIN正在分配其最后的“/8”地址组。ARIN可以选择在更小的地址组内分配IPv4地址，如在一个拥有4,000,000个地址的“/10”地址组或在拥有131,000个地址的“/15”地址组内分配.

Nobile称：“所有的IPv4请求都将根据‘先入先出’的原则处理，同时所有规模的请求都将进行团队评估。对‘/15’地址组或更大规模的请求将需要部门主管批准。”

尽管许多企业和数据中心都在利用网络地址转换(NAT)将多个私有IP地址转换成一个公共的IPv4地址，但是IPv4在全球也仅剩余43亿个地址。

与IPv4地址形成鲜明对比的是IPv6地址空间。作为下一代IP地址，IPv6可以提供34x10的38次方个互联网地址。虽然IPv4地址数量近些年内在不断减少，但是IPv6的普及速度仍然十分缓慢。实际上，现在并不急于推广IPv6，只需在现有的IPv4基础上将32位扩展8位到40位，即可解决IPv4地址不够的问题。这样一来可用地址数就扩大了256倍。