IPv4与IPv6的联系与区别

什么是IP地址？

IP地址是为连接到Internet网络的每个设备分配的数字地址，每个互联网上的主机和路由器都有唯一的IP地址以互相区分和互相联系，IP地址主要有两个主要功能：

1、用户能够在Internet上被识别；

2、IP地址允许计算机通过Internet发送和接收数据；

IP地址包括IPv4与IPv6

IPv4，是互联网协议（Internet Protocol，IP）的第四版，也是第一个被广泛使用，构成现今互联网技术的基石的协议。 1981年 Jon Postel 在RFC791中定义了IP，IP可以运行在各种各样的底层网络上，比如端对端的串行数据链路、卫星链路等等。

IPv6（Internet Protocol Version 6）是网络层协议的第二代标准协议，也被称为IPng（IP Next Generation），它所在的网络层提供了无连接的数据传输服务。IPv6是IETF设计的一套规范，是IPv4的升级版本。

IPv4与IPv6的联系

随着互联网的发展IPv4的问题逐渐暴露出来：

1、地址空间几乎耗尽；

2、IP层安全需求的增长；

3、更好的实时Qos支持的需求。

为了解决IPV4的问题，便提出要制定下一代的IP协议，即IPV6。

IPv4与IPv6的区别

地址空间的扩大

IPv4地址有32位，理论上能够提供的地址数量是43亿。IPv4地址的分配也很不均衡：美国占全球地址空间的一半左右，而欧洲则相对匮乏；亚太地区则更加匮乏。移动IP和宽带技术的发展需要更多的IP地址。目前IPv4地址已经消耗殆尽。

IPv6地址有128位，理论上能够提供的地址数量是43亿x43亿x43亿x43亿，近乎无限的地址空间是IPv6的最大优势。

报文格式的机动性

IPv4协议的数据报报头包含了可选字段，这些可选宇段将IPv4协议的数据报报头长度从20字节扩充到60字节。携带这些可选字段的IPv4报文在转发过程中往往需要中间路由转发设备进行处理,对于性能是个很大的消耗。

IPv6协议的数据报报头去掉了IPv4协议中不必要的字段，因此IPv6报文头的处理较IPv4更为简化，提高了处理效率。IPv6协议还提出了扩展报文头的概念，新增选项时不必修改现有结构，理论上可以无限扩展，体现了优异的灵活性。

对自动配置的支持

由于IPv4地址只有32位，并且地址分配不均衡，导致在网络扩容或重新部署时，经常需要重新分配IP地址，因此需要能够进行自动配置和重新编址的功能，以减少维护工作量。

IPv6协议支持通过地址自动配置方式使主E机自动发现网络并获取IPv6地址，提高了网络的可管理性。这个功能保证了设备可以即插即用而无需手工配置或使用专门的服务器。

路由器的效率

路由器在发送数据报文时，要进行路由表的查找操作。由于IPv4协议发展初期的分配规划问题,造成许多IPv4地址分配不连续，使得路由表耗用大量内存，对设备成本和效率产生了越来越严重的负面影响，这一问题迫使路由器制造商不断升级其产品，以提高路由寻址和转发性能。

巨大的地址空间使得IPv6协议可以进行层次化网络部署。层次化的网络结构可以方便的进行路由聚合，提高了路由器将数据报整合向外发送的效率。

传输安全性

IPv4协议制定时没有严谨的安全性设计，因此固有的框架结构并不能保证传输的安全。

IPv6协议中支持IPSec的认证和加密， 保证传输的安全。

IPv6协议支持定义的安全目标:保密性（只有预期的接受者能读取数据），完整性 （数据在传输过程中没有被篡改），验证性（发送至目的地的数据和源数据完全一致）。

保证服务质量（QoS）

服务质量的目的是针对不同类型的传输提供服务质量的保证。随着网络会议、网络电话、网络电视迅速普及与使用，客户要求有更好的服务质量来保障这些音频，视频的实时转发。但是，IPv4并没有专门的手段对QoS进行支持。

IPv6新增了流标记，路由器和接收者都可以根据这个标识对数据流进行特殊处理，提供服务质量的保证。

对移动性的支持

随着网络的发展，移动IPv4出现了一些问题，比如:三角路由，源地址过滤等。

IPv6协议支持移动特性。和移动IPv4相比，移动IPv6使用邻居发现功能，其报文类似于IPv4协议中的ARP请求报文，可直接实现外地网络的发现并得到转交地址，同时减少了广播风暴的可能。利用路由扩展头和目的地址扩展头移动节点和对等节点之间可以直接通信，解决了移动IPv4的三角路由、源地址过滤问题，移动通信处理效率更高。