IPv4地址和IPv6地址的比较，IPv6地址及其表示

TCP/IP协议是互联网发展的基石，其中IP是网络层协议，规范互联网中分组信息的交换和选路。目前采用的IPv4协议地址长度为32位，总数约43亿个IPv4地址已分配殆尽。

IPv6是IP地址的第六版协议，诞生于1999年，其最大的优点就是设计地址长度达128bit，可以提供2的128次方个IP地址，即使将地球上所有沙子都变成晶体管，依然会有足够的IP地址给电子设备使用。近乎无穷的IP地址让IPv6能容得下海量设备，这将与5G等技术一起，支撑移动互联网、物联网、工业互联网、云计算、大数据、人工智能等新兴业态的快速发展。

IPv4地址

无论你是使用智能手机上网还是使用PC机上网，你的手机或PC机都会被分配一个IP地址，手机或PC机使用这个IP地址与互联网上的其它网元通信。IP地址现在有IPv4和IPv6 两大类，现在使用的绝大多数的IP地址是其中的IPv4地址。

IPv4是 Internet Protocol version 4 的缩写，表示IP协议的第四个版本。现在互联网上绝大多数的通信流量都是以IPv4数据包的格式封装的。IPv4在 IETF publication RFC 791有详细的描述。

IPv4使用32位2进制位的地址，因此IPv4的地址空间是 2^32= 4294967296。最初每一个连接入互联网的用户都要分配使用一个IPv4 地址，因此未分配的IPv4地址越来越少，由此产生了IPv4地址耗尽的问题。为了根本解决IPv4地址耗尽的问题，IPv6应运而生。

IPv4通常用点分十进制记法书写，例如192.168.0.1，其中的数字都是十进制的数字，中间用实心圆点分隔。

一个IPv4地址可以分为网络地址和主机地址两部分，其中网络地址可以使用如下形式描述：192.168.0.0/16，其中斜线后的数字表示网络地址部分的长度是16位，这对应2个字节，即网络地址部分是192.168.0.0。

为了便于对IP地址进行管理，根据IPv4地址的第一个字节，IPv4地址可以分为以下五类。

A类：0~127

B类：128~191

C类：192~223

D类：224~239，组播地址

E类：240~254，保留为研究测试使用

IPv4地址中有一些地址段有特殊用途，这些地址段及用途的说明如表1所示。

IPv4地址和IPv6地址的比较，IPv6地址及其表示

IPv4特殊用途地址

IPv6 地址及其表示

IPv4地址和IPv6地址的比较，IPv6地址及其表示

Pv6 提供的地址空间非常大，即地址很长–比IPv4 长4 倍。IPv6 地址长128 位。IPv6 没有广播的概念，它使用组播。IPv6 还支持另外两种通信:单播和任意播，其中单播与IPv4 中相同，而任意播是新增的。任意播可将同一个地址分配给多台设备，而向该地址发送数据流时，它会被路由到共享该地址的最近主机。

理解IPv4 地址的结构和用法至关重要，对IPv6 地址来说亦如此。你知道， IPv6 地址长128 位，这比IPv4 地址长得多，因此除了要以新方式使用IPv6地址外， IPv6 地址管理起来也更复杂。但不用担心，这里将解释IPv6 地址的组成部分、如何书写及其众多常见的用法。

IPv6地址示例

IPv6地址示例

IPv6 地址确实长得多，但除此之外，还有什么不同呢?首先，注意到它包含8组(而不是4 组)数字，且用冒号而不是句点分隔。看，地址中还有字母!与MAC 地址一样，IPv6地址是用十六进制表示的，因此可以这样说:IPV6地址包含8 个用冒号分隔的编组，每组16 位，并用十六进制表示。

注意：使用Web 浏览器连接到IPv6 设备的HTTP 连接时，必须将IPv6 地址用方括号括起。为什么呢?因为冒号已被浏览器用来指定端口号。如果不用方括号将地址括起，浏览器将无法识别地址。

所以必须这样：

http://[2001:0db8:3c4d:0012:0000:0000:1234:S6ab]/index.html

显然，在可能的情况下，你更愿意使用名称来指定目的地(如www.toutiao.com)，但必须接受这样的事实:有时候，不得不咬紧牙关，输入地址，虽然这样做无疑很痛苦。显然，实现IPv6 时， DNS也极其重要。

IPv6简化表示

好消息是，书写这些大型地址时，有很多简写方式。其中之一是可省略地址的某些部分，但必须遵守一些规则。首先，可省略各个字段中的前导零。这样做后，前面的示例地址将变成下面这样:

2001:db8:3c4d:12:0:0:1234:56ab

这显然要好得多,至少无需书写所有多余的零了!但对于只包含零的字段，该如何办呢?也可将它们省略,至少是其中的一部分。还是以前面的地址为例，可省略两个只包含零的相邻字段，并用两个冒号替代它们，如下所示:

2001:db8:3c4d:12::1234:56ab

使用两个冒号替代了相连的全零字段。这样做时必须遵守如下规则:只能替换相连的全零字段一次。因此，如果地址中有4 个全零的字段，但它们彼此不相邻，则不能全部替换它们;请记住，这里的规则是只能替换相连的全零字段一次。请看下面的地址:

2001:0000:0000:0012:0000:0000:1234: 56ab

不能将其简化成下面这样:

2001: :12::1234:56ab

相反，最多只能将其简化成这样:

2001::12:0:0:1234:56ab

因为如果替换两次，设备见到该地址后，将无法判断每对冒号代表多少个字段。路由器见到这个错误的地址后，将发出这样的疑问:我是将每对冒号都替换为两个全零字段呢，还是将第一对冒号替换为3 个全零字段，并将第二对冒号替换为1 个全零字段?路由器无法回答这个问题，因为它没有所需的信息。