IPv4

IPv4(Internet Protocol version 4,互联网协议第四版)是互联网的核心网络层协议,它为每台联网设备分配一个 32 位的数字地址,并负责把数据分组从发送方一路转发到接收方。

概述

IPv4 是互联网协议(IP)作为独立规范的第一个正式版本,诞生于美国的早期网络研究项目,上世纪八十年代初先后在实验网络和 ARPANET 上投入生产使用,此后随互联网的普及成为全球事实标准。虽然它的继任者 IPv6 已经推广多年,但今天大部分互联网流量仍然依靠 IPv4 路由。

IPv4 地址通常写成「点分十进制」形式,例如 192.168.1.1,由四组 0 到 255 的数字组成。32 位的地址空间理论上约有 42.9 亿个地址,在互联网诞生初期看似取之不尽,但随着全球联网设备爆炸式增长,顶级地址池已于 2011 年前后分配殆尽,「地址枯竭」由此成为推动 IPv6 部署的直接原因。

主要特点

• 32 位地址:约 42.9 亿个地址,采用点分十进制表示,便于人类阅读和配置。
• 无连接、尽力而为:发送数据包前不建立连接,也不保证送达和顺序,可靠性交给上层的 TCP 等协议处理。
• 分组交换与分片:数据被切成独立的数据包各自路由,过大的包可在途中分片、到达后重组。
• 私有地址与 NAT:预留了 192.168.x.x 等私有网段,配合网络地址转换(NAT)让大量内网设备共享少量公网地址,大大延缓了地址耗尽。
• CIDR 无类寻址:用「地址/前缀长度」的方式灵活划分网段,取代了早期僵硬的分类地址,提高了地址利用率。

IPv4 与 IPv6 的关系

IPv6 把地址长度扩展到 128 位,从根本上解决了地址不足的问题,并在报文结构、自动配置等方面做了改进。但由于全球存量设备和网络庞大,两者将长期共存,目前普遍通过双栈、隧道和转换技术实现互通,IPv4 在可预见的未来仍不会退役。

常见问题

问:IPv4 地址不够用了,为什么我上网没受影响?答:运营商和家庭路由器普遍使用 NAT 技术,让许多设备共用一个公网 IPv4 地址,同时 IPv6 也在逐步分流,所以普通用户几乎感觉不到地址紧张。

问:192.168 开头的地址是什么?答:这是 IPv4 预留的私有地址段之一,只在局域网内部使用,不能直接在公网上路由,常见于家庭路由器和公司内网。

问:IPv4 会被 IPv6 完全取代吗?答:长期看 IPv6 是方向,但由于海量旧设备、旧系统仍依赖 IPv4,两者会共存相当长的时间,过渡是渐进的而非一刀切。