IPv4 和 IPv6 有什么区别？
IPv4 和 IPv6 是互联网协议（IP）寻址系统的两个版本。IP 是一组在互联网上进行数据交换的通信规则。从本质上讲，互联网是由数十亿台设备组成的集合，这些设备通过网络技术相互共享数据。IP 使用编号系统为每台连接的设备提供唯一的识别号或地址。IPv4 使用 32 位地址格式，可容纳超过 40 亿个地址空间。随着互联网和物联网（IoT）系统的扩展，IPv4 的寻址范围已被证明是不够的。它正被 IPv6 逐步淘汰，因为 IPv6 使用 128 位地址格式，可以容纳超过 1x1036 个地址。
IPv4 和 IPv6 有何相似之处？
IPv4 和 IPv6 的主要功能是通过互联网发送和接收数据，将其路由到正确的设备，不受底层网络基础设施的影响。路由或数据包流识别是所有互联网通信背后的主要技术。以下部分描述了一些相似之处。
指定的命名系统
就像世界上每个国家都有唯一的名称一样，IPv4 和 IPv6 旨在成为一种唯一命名或识别互联网上每台设备的方式。这包括计算机、手机和 IoT 网络设备。
核心协议
IPv4 和 IPv6 都是传输控制协议/互联网协议（TCP/IP）套件的一部分。自 20 世纪 80 年代初以来，这些协议一直管理着互联网的标准操作框架。TCP/IP 套件还包括用户数据报协议（UDP）。尽管 IPv4 的名称是第四版，但它是第一个互联网协议。同样，IPv6 是在1995 年首次被指定，但是，直到 2017 年，它才作为互联网标准或 TCP/IP 套件的一部分发布。
无连接数据传输
IPv4 和 IPv6 是无连接协议，它们使用多包路由将数据分成更小的块，然后通过互联网发送。IPv4 和 IPv6 决定了每个数据包所采用的路径，这意味着来自同一数据段的数据包可能会在互联网上采用不同的互联网流量路由。数据包在接收设备上按正确的顺序重新组装，由 OSI 模型中传输层的 TCP 或 UDP 完成。
主要区别：IPv4 与 IPv6 的比较
IPv4 和 IPv6 数据包的组成不同，IPv6 具有不同的标头，总体标头空间较短。IPv6 还提供单独的标头数据包作为扩展路由选项的功能。从用户的角度来看，以下是三个主要区别。
地址空间
IPv4 的完整地址空间为 2³²，即 4,294,967,296 个 IP 地址。IPv6 的地址空间更大，为 2¹²⁸，即 3.403×10³⁸，或 340,282,366,920,938,000,000,000,000,000,000,000,000 个唯一 IP 地址。用英语来说，这个数字相当于大约 340 涧，即 300 万的十次方。
在 IPv4 互联网地址中，大约有 5.88 亿个保留的 IP 地址，其余的则是公开的。由于互联网设备的扩展，未分配的 IPv4 互联网地址在 2011 年耗尽。虽然 IPv6 解决了这个耗尽的地址空间，但目前的解决方法是通过在 IPv4 之上对其他寻址系统进行分层来实现抽象，例如网络地址转换（NAT）。
IPv6 也有大量的保留 IP 地址，但由于总体地址空间要大得多，相比之下，这并不是一个显著的数字。根据目前的估计，地址空间是无穷无尽的。
命名
在 IPv4 中，地址名称由四个十进制数字（介于 0-255 之间）的数字地址表示，每个数字代表八位，用三个句号分隔：
197.0.0.1
在 IPv6 中，地址名称由八个十六进制数字表示，这些数字由数字（0-9）和字母（A-F）组成，每个数字代表四位，用冒号分隔：
2600:1400:d:5a3::3bd4
一个组中的多个零可以压缩成一个空冒号块。
通信类型
为了提高通信效率，IPv4 和 IPv6 都支持不同的寻址类型，因此一台设备可以同时与网络中的多台设备通信。IPv4 通过多包路由支持一对一（单播）、一对多（广播）和一对多（组播）寻址。或者，IPv6 通过多包路由支持单播、组播和任播寻址。在任播通信中，数据包从一个发送方发送到共享相同任播地址的多个接收方中最近的一个。“最近”由路由协议确定，这些协议计算出到达目标的最短路径或最低成本。
与 IPv4 相比，IPv6 有何改进？
IPv6 本身的性能优于 IPv4，因为 IPv4 需要网络地址转换（NAT）才能按预期运行。这些转换器安装在网络中，人为地扩大 IPv4 的地址空间。这意味着即使很久以前独立 IP 地址的数量已经用尽，数据包也可以路由到正确的设备。有了 IPv6，就不再需要 NAT 了，从而消除了转换的性能开销。以下是 IPv6 的其他一些改进。
自动配置
使用 IPv4 时，需要动态主机配置协议（DHCP）服务器来处理 IP 地址分配并识别连接到网络的计算机。在 IPv6 中，使用无状态地址自动配置（SLAAC），设备本身无需外部方或协议即可自动配置自己的地址。通过消除对 DHCP 的需求，它还可以减少网络上的总流量。
路线规划
IPv6 提供的功能使互联网路由比 IPv4 更高效。它包括删除 NAT、简化路由标头、邻居发现协议（NDP）、分层寻址和子网划分以及路由聚合。
安全性
与 IPv4 相比，IPv6 为协议提供了更高的安全性。这包括标准的 Internet 协议安全（IPsec）、包含隐私扩展的能力以及其他安全路由协议，例如 OSPFv3。
什么时候您会使用 IPv6 而不是 IPv4？
尽管 IPv6 比 IPv4 有所改进，但大多数互联网仍在 IPv4 上运行。由于旧式基础设施运行 IPv4，因此更新到 IPv6 可能是一项昂贵而复杂的迁移。但是，在 ISP、移动或 IoT 制造业等最先进网络有益的行业，IPv6 已成为标准。
对于希望构建现代网络基础设施，尤其是具有复杂 IoT 和微服务要求的组织而言，默认使用 IPv6 进行构建是明智的决策。同样，IPv6 可以确保未来网络的可持续性，为那些已经在为 IPv4 开销管理和解决资源枯竭而苦苦挣扎的大型全球性组织提供支持。
差异摘要：IPv4 与 IPv6 的比较
| IPv4 |
IPv6 |
|
| 创新中心是什么？ |
互联网协议版本四 |
互联网协议版本六 |
| 地址大小 |
32 位，或 232 个 IP 地址 |
128 位，或 2128 个 IP 地址 |
| 命名标准 |
数字 IP 地址。四段三位数字，用英文句点隔开。 197.0.0.1 |
字母数字地址。八批由冒号隔开的四字符十六进制数字。 2600:1400:d:5a3::3bd4 |
| 环回地址 |
127.0.0.1 |
::1 |
| 需要地址转换 |
是，通过网络地址转换（NAT） |
否 |
| 数据包寻址 |
单播、广播和组播 |
单播、组播和任播 |
| 地址配置 |
手动和 DHCP 配置 |
使用无状态地址自动配置（SLAAC）在设备上进行自动配置。DHCPv6 也支持有状态连接。 |
| 标题大小 |
变量；20 字节，添加可选字段和标志后最多可增加到 60 字节 |
已修复；40 字节。单独的扩展标题的大小各不相同。 |
| 标题校验和 |
是 |
否 |
| 可选附加功能 |
对可选控件的支持有限 |
许多扩展标题可用于增强路由、分段、服务质量等 |
| 隐私 |
用于隐藏地址后八位的 IP 地址掩码 |
使用随机临时地址的 IP 隐私扩展 |
| 碎片化 |
由路由器处理 |
由发起方处理 |
| DNS 解析 |
A 记录 |
AAAA 记录 |
| 路由效率 |
在标题中处理 |
在路由表中处理 |
| 移动支持 |
需要移动 IP |
内置 |
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