IPv4与IPv6的联系与区别
IP协议：
1、定义
IP协议（Internet Protocol）又称为互联网协议，是TCP/IP体系中的网际层协议（相当于OSI模型中的网络层），也是计算机网络互连以实现通信而设计的数据报协议。既可以向传输层提供各种协议的信息，也可以将IP信息包放到链路层，通过以太网、令牌网络等技术进行传送。
2、设计原则
IP协议的设计原则是端到端，这也导致IP协议只为主机提供一种无连接、不可靠的数据包传输服务。
3、划分
IP协议是TCP/IP协议族的核心协议，其主要包括以下两个方面：
（1）IP头部信息。IP头部信息出现在每个IP数据报中，用于指定IP通信的源端IP地址、目的端IP地址，指导IP分片和重组，以及指定部分通信行为。
（2）IP数据报的路由和转发。IP数据报的路由和转发发生在除目标机器之外的所有主机和路由器上。它们决定数据报是否应该转发以及如何转发。
4、目的
设计IP协议的目的是提高网络的可扩展性，主要包括以下两个：
（1）解决互联网问题，实现大规模、异构网络之间的互联互通。
（2）分割顶层网络应用和底层网络技术之间的耦合关系，以便于连着之间的独立发展。
IP地址：
1、定义
IP地址（Internet Protocol Address）指互联网协议地址，又可译为网际协议地址，是IP协议提供的一种同一的地址格式，可以为互联网上的每个网络和每台主机分配一个逻辑地址，用以屏蔽物理地址上的差异。
2、组成
IP地址是由“网络号”和“主机号”组成的，即每个IP地址均包括两个标识码（网络ID和主机ID）。同一个物理网络上的所有主机均使用同一个网络ID，网络上的每一个主机都存在一个对应的主机ID。
3、类型
IP地址类型主要可以划分为公有地址（Public Address）和私有地址（Private Address）。前者由Inter NIC（Internet Network Information Center，因特网信息中心）负责，这部分IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构，并可通过这部分IP地址直接访问因特网。后者则属于非注册地址，其专门为组织机构内部使用，在公网上无法被识别，必须通过NAT将内部IP地址转换成公网上可用的IP地址才能实现内部IP地址与外部公网间的通信，其取值范围如下所示：
4、编址方式
IP地址的编址方式经历了分类、子网划分和无分类三个历史阶段。
（1）分类
IP地址主要由网络号和主机号两个部分组成，根据固定网络号的不同长度进行IP地址划分，由此，Internet委员会定义了5种IP地址类型以适合不同容量的网络，即A类～E类，其网络号字段和主机号字段情况如下所示：
其中A、B、C三类IP地址由InternetNIC在全球范围内进行统一分配，而D、E类IP地址则被划分为特殊地址，其不区分网络地址和主机地址。其中D类IP地址也被称为多播地址（Multicast Address）或组播地址，且多播地址的最高位必须为“1110”，其范围为“224.0.0.0～239.255.255.255”，而E类地址以“1111”开始，为将来使用保留，其范围为“240.0.0.1～255.255.255.254”。
备注：
①主机号全0、全1不指派。
②B类网络号128.0（10000000 00000000）不指派。
每一个字节都为0的地址（“0.0.0.0”）对应于当前主机。
③C类网络号192.0.0（11000000 00000000 00000000）不指派。
④网络ID的第一个6位组也不能全置为“0”，全“0”表示本地网络。
⑤127.0.0.1可以代表本机IP地址，用“http://127.0.0.1”就可以测试本机中配置的Web服务器。
⑥IP地址中的每一个字节都为1的IP地址（“255．255．255．255”）是当前子网的广播地址。
⑦A类中网络号全0的IP地址是个保留地址，表示“本网络”，而网络号为127（01111111）保留作为本地回环测试。
（2）子网划分
将主机号字段划分出一部分作为子网号，从而实现将两级IP地址划分为三级IP地址，此时IP地址可表示为“{<网络号>,<子网号>,<主机号>}”，此时想要使用子网则必须配置子网掩码。
子网掩码是一个32位的二进制数，其对应网络地址的所有位置均置为1，对应主机地址的所有位置均置为0。将子网掩码与IP地址逐位相“与”则可得到相应的网络地址。
对于传统IP地址分类来说，A类地址的子网掩码是255.0.0.0；B类地址的子网掩码是255.255.0.0；C类地址的子网掩码是255.255.255.0。
（3）无分类
无分类编址CIDR消除了A类、B类和C类三类地址及划分子网的概念，重新将三级编址变回了两级编址，此时IP地址可表示为“{<网络前缀>，<主机号>}”。
CIDP记法：在IP地址后加上“/”，标记网络前缀位数。
CIDR虽然没有明确地进行子网划分，但分配到一个CIDR地址块的单位可借用主机位，使网络前缀增长，从而达到划分子网的效果，且大多数的CIDR块中包含了多个C类地址。
CIDR的主要特点：
- 分类编址是无分类编址的特例。
- CIDR通过使用各种长度的“网络前缀”以代替分类地址中网络号和子网号。
- 网络中的IP地址由网络地址和主机号构成，因此使得IP地址从三级编制又回到了两级编制。
- CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念，从而可以更加高效地分配IPv4的地址空间。
- CIDR取消了子网概念，不进行子网划分，但还使用掩码。对一个有N为网络前缀的IP地址，其掩码就是高位N个连续的1，余下的是32-N个0。
- CIDR使用"斜线记忆法"，即"CIDR记法"，就是在IP地址后面加上一个斜线“/”并标注网络前缀比特数。如，166.100.20.82/20表示在这个32位的IP地址中，前20位表示网络前缀，后面12位表示主机号。
- CIDR的用途之一就是构造超网。使用CIDR地址块后，网络路由器中的路由表项可以表示很多个传统IP地址的路由信息，相当于把若干个网络合并为一个超网来进行路由。这种地址的聚合称为路由聚合，也称为构造超网。
- 网络前缀相同的IP地址空间组成了CIDR地址块，地址块的大小为2^(32-N) （N为网络前缀位数），CIDR地址块就用该地址块的起始地址和地址块大小（地址块中的地址数）表示。如，202.100.160.0/20表示起始位置是202.100.160.0，最大地址是202.100.175.255，地址数是2^12。
IPv4与IPv6的联系：
1、通信方面
IPv4和IPv6主机之间可以通过双栈协议技术、隧道技术、网络地址换转技术等过渡技术实现相互通信。
2、回收与再利用
IP地址是网络中的重要概念之一，其中就包括了IPv4地址和IPv6地址，而日常所提及的IP地址普遍是指IPv4地址，且两者均可实现回收再利用。
3、推出目的
IPv4是由DARPA在20世纪70年代末首次建立的一种无连接的协议，主要用于在设备之间跨网络路由或发送数据包。而IPv6是建立在IPv4的基础之上，属于IPv4的后继版本，也被称为下一代互联网协议，其推出主要目的是解决IPv4所能提供的地址无法满足全世界需求的困境。
IPv4与IPv6的区别：
1、header区域字段数
基本的IPv4报头有12个字段，而IPv6报头仅8个字段。
2、地址长度
IPv4的地址长度为32位，而IPv6的地址长度为128位。
3、数据包大小
IPv4的最小数据包中包含含576字节，而IPv6的最小数据包中则包含1208字节。
4、转发数据包速度
IPv6地址分配遵循Aggregation原则，路由器的路由表长度减小，转发数据包的速度加快。
5、与移动设备的兼容性
IPv4使用的是十进制表示法，并不适用于移动网络，而IPv6则使用冒号，相较于IPv4更加适用于移动设备。
6、可选字段
IPv4具有可选字段，而IPv6虽然并不具备可选字段却具有扩展header，却可以在将来扩展协议而不会影响到主包结构。
7、配置
在IPv4中，新装的系统必须完成配置后才能实现与其他系统通信。而IPv6中的配置是可选的，并允许根据所需功能进行选择。
8、主要功能
目前情况下IPv4传播广泛并得到了众多设备的支持，使其更便于使用，而IPv6则因为存在大量的可能的地址而使其被允许可直接寻址。
9、地址类型数量
IPv4仅具备多播地址、广播和地址单播地址这三种不同类型的地址，而IPv6则具备单播地址、全局单播地址、链路本地地址、唯一本地地址、组播地址、任意播地址这六种不同类型的地址。
10、安全性
IPv4不是针对于安全性而开发的IP协议，其网络安全是可选项，其安全性主要取决于网站与应用程序，而IPv6的网络安全项则是具备强制性的，继承了Internet协议安全标准（IPSec），即IPv6具有更高的安全性。
11、物理地址数量
IPv4的地址长度为32位，即可支持物理地址232-1个，但专用网络（约1800万个地址）和多播地址（约2.7亿个地址）由于特殊用途被保留，而IPv6的地址长度为128位，即可支持物理地址2128-1个，允许每平方米拥有7×1023个地址，即IPV6的地址空间远大于IPv4的地址空间。
