IPv4現存意義及如何向IPv6過渡

孫亞諾

摘要：近年來，隨著計算機及網絡技術的發展，多媒體應用已經成為信息傳播領域研究熱點。本文基于IPv4現存意義及如何向Ipv6過渡這一現狀展開深入分析。

關鍵字：Ipv4，Ipv6，互聯網技術

Ipv4，Internet?Protocol?version，即網際協議版本4，也被稱為互聯網通信協議第四版，作為互聯網的核心，Ipv4具有舉足輕重的地位。隨著信息技術的發展，人們對信息傳輸速率，和網絡性能要求也越來越高，如何向Ipv6過渡是一個亟待解決的問題。簡單來說，在互聯網上，Ipv4/6地址就是找到你的方式，等于線下的住址一般。

一、IPv4現狀

IPv4由32位，也就是4字節的地址作為其使用地址。在1981年被初次提到時，互聯網并不發達，對地址的使用量，需求都是一個較低的水平。43億的總地址空間顯得尤為龐大。進入21世紀以來，網絡飛速發展，信息量呈指數式爆炸增長，43億的龐大數字也于2019年消耗殆盡，所有IPv4地址被分配一空。但早在上個世紀，還是新興發展行業的互聯網行業便有人預測，IPv4地址有耗盡的一天，這一天會很快來臨，人們便未雨綢繆，著手部署了IPv6，在IPv6向全球推進的同時，IPv4仍在使用中。除了在課堂中作為劃分子網的練習題，IPv4暫時未消失在互聯網世界的原因只能是，即使在IPv6發展的今天，IPv4的43億地址仍在發揮用途且一時間無法被替代，這仍是一個龐大的數據體量。

二、IPv4面臨的挑戰

由于IPv4設計之初，設計師們并未預料到互聯網日后發展速度的迅猛，以及地址分配速度之快，隨之而來的是種種圍繞其展開的問題。首當其沖的便是運營商網絡的發展。路由器，交換機，安全設備，數據中心網絡等各種網絡設備基于TCP/IP協議組建成一張網絡，這是一早搭建完畢的，而IPv4在其中充當的角色，就是支撐。數據空間中眾多的IP地址就是網絡組建的支撐。地址分配完畢后，運營商網絡可能將要面臨無法再更新，擴容等問題，現有的網絡使用問題優化也會跟不上發展，這是嚴重的發展停滯危機。因為IPv4地址枯竭問題在之前并不算顯現，運營商在分配并使用地址時沒有良好的規劃，大量地址被浪費，但IP地址并非可再生資源，被耗盡和浪費的地址將無法再發揮其效用。另外，基于運營商網絡的布置，提供了大量互聯網服務，而且IP地址耗盡，這些服務也面臨無法更新的危機，對服務提供商也是巨大的挑戰。一方面，互聯網服務提供商們需要保證現有業務的正常運營和日常維護，另一方面又無法再開發新的業務，最終帶來收入下降，行業積極性受損。最后，作為普通用戶，受到的影響也不可謂是不大。雖然普通用戶無需像上層供應商一樣擔心眾多的發展問題，不過作為用戶所受到的服務必定是大打折扣的。原先的高質量網絡服務會因為IP地址的不足而打折扣，用戶上網體驗極受影響。供應商無法開發新業務維持原先的收入水準，這部分成本可能會平攤到眾多普通用戶身上。也就是說，用戶們可能要花費更多的代價享受著完全不如以前的服務水準。用戶享受網絡的便利性受到了極大的挑戰。

三、IPv4與IPv6的區別及IPv6的優勢

想著手將IPv4向IPv6過渡，以至于終完全取代IPv4，就需要了解他們之間的區別。而作為能逐步代替IPv4的升級版IPv6，又有何種優勢，筆者會逐一論述。首先，導致IPv4完全發展停滯的一大因素就是地址分配完畢，因前文所述，IPv4采用4字節32位的地址，字段有限，而IPv6所做的一大進步就是拓展了地址字節位數，將原先的4字節32位地址拓展到16字節的128位地址，這樣以來，地址稀缺問題不再是迫在眉睫的問題，受此影響，之前地址緊缺導致的分配地址不均，收費高昂且地址緊俏這類物以稀為貴的問題得到了解決，IPv6地址完全充足。另外，IPv6的編碼采用類似CIDR的的分層分級結構，加快了路由速度，尋址更快，提升了用戶體驗的同時，又降低了運營商成本。IPv6的報頭格式也進行了簡化，雖然IPv6地址字節更多，但反而降低了處理報寬的開銷。對于升級用戶體驗，IPv6也有進一步的發展。信息時代，用戶十分關心自身的信息安全，IPv6加入了更多關于身份驗證，保密，數據對比一致等加密手段，更為強力的保護了用戶的信息安全。IPv6在提升可選項方面有更大的支持，報頭可以選擇不放入，這無疑是優化了路由性能。在可選項長度方面也并沒有IPv4那樣嚴格的限制。

四、IPv4向IPv6過渡的相關技術

（1）雙棧技術

雙棧技術就是讓一臺設備既支持IPv4，也支持IPv6。也就是所謂的雙協議。這是向IPv6過渡的基礎技術。它可以做到靈活的啟動或者關閉IPv4/IPv6，對二者都具備兼容性。IPv4向IPv6過渡是一個漫長的過程，如果能做到讓設備同時兼容兩種協議，對過渡本身來說是很有利的做法，且思路簡單，又不用做到急于完全替代IPv4。但雙棧技術也存在著明顯的缺點：它需要每個節點的支持，這又是很困難的。部署和改造的過程相對較長較復雜，難度很高，并且也需要昂貴的成本來支持改造。

（2）隧道技術

隧道技術是一種封裝技術。它可以將IPv6的數據放在一個包裹里面封裝起來，傳輸給需要的IPv4主機，到底目的地后再把數據包打開交還給IPv6協議棧。這種技術做到了像搭建了一個隧道一樣，幫助支持IPv4協議的主機傳輸IPv6數據。這種方法難度小，成本低，很容易推廣實施。但隧道技術并不是十全十美的，也存在著相應的缺點。那就是它僅僅只是個物理層面的隧道，并不能讓支持IPv4協議的主機與支持IPv6協議的主機互通數據。

結語

IPv4為互聯網發展做出了不可磨滅的貢獻，盡管面臨著地址枯竭的危機，但未來人們會將危機化為挑戰，繼續發展，規劃互聯網，發展整個社會。

參考文獻

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