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隨著全球互聯網的爆炸性增長，我們不可避免地面臨了一個緊迫的問題：IPv4地址不夠用了。盡管IPv6作為其繼任者提供了巨大的優勢，但為什么IPv4仍然主導著互聯網世界？本文將探討IPv4地址不足的背景，分析IPv4和IPv6的特點，然后深入剖析IPv6未替代IPv4的原因。

目錄：

• 一、背景

• 二、IPv4

• 2.1 什么是IPv4？

• 2.2 IPv4優缺點

• 2.3 查詢IPv4地址

• 三、IPv6

• 3.1 什么是IPv6？

• 3.2 IPv6優缺點

• 四、IPv4 與 IPv6：有什么區別？

• 五、IPv6如何解決IPv4地址耗盡的問題？

• 六、IPv6 會耗盡嗎？

• 七、為什么IPv6還沒有完全取代IPv4？

一、背景

IPv4作為互聯網通信的基礎協議，使用32位地址，為互聯網設備提供了約42億個唯一IP地址。在其設計初期，這個數量似乎足夠應對當時有限的互聯網需求。然而，隨著互聯網的迅猛擴張，全球用戶和設備數量的不斷增加，IPv4地址資源的枯竭逐漸成為一個緊迫問題。

我們都知道，IPv4已經被用完了，但是你知道每個地區大概是什么時間用完的嗎？

根據權威機構統計， 剩余 RIR 地址池消耗預測走勢圖如下：

什么是RIR Address？

RIR英文全稱為Regional Internet Registry，區域互聯網注冊管理機構，RIR是全球互聯網資源的分配和管理組織。這些資源包括IP地址（IPv4和IPv6）和自治系統號碼（AS號碼）。RIR負責將這些資源分配給各個地理區域內的互聯網服務提供商、組織和企業。

RIR Address（RIR 地址）指的是由RIR分配的IP地址塊。每個RIR負責特定地理區域內的IP地址分配，如亞洲、歐洲、北美等。這些IP地址塊被分配給互聯網服務提供商和其他組織，以確保互聯網資源的合理分配和管理。

下面我們先簡單的了解一下IPv4和IPv6。

二、IPv4

2.1 什么是IPv4？

IPv4，即互聯網協議版本 4，是互聯網通信的基礎協議之一，它在20世紀80年代初就已經被開發出來。盡管后來出現了更現代的IPv6協議，IPv4仍然占據了全球互聯網流量路由的主導地位。

IPv4地址是一個32位二進制數，通常以十進制表示。這32位二進制數形成了IPv4地址，從而提供了大約40億個唯一的IP地址。這些地址用于標識互聯網上的計算機、服務器、路由器和其他設備。

IPv4地址由四個十進制數字組成，每個數字的范圍從0到255。這些數字之間用句號分隔。這四個數字組成的地址的形式是：X.X.X.X，其中每個X代表一個0到255之間的數字。這種四段分隔的格式使得IPv4地址易于理解和書寫。

IPv4地址示例：

192.168.1.1

2.2 IPv4優缺點

IPv4的優點

1. 簡單：IPv4地址采用四段十進制數字，易于閱讀和記憶。這種簡單的格式使得IPv4地址更容易使用，特別適合人類記憶。

2. 現有基礎設施：大多數現有的互聯網基礎設施和網站使用IPv4。這意味著IPv4設備和IPv4網絡構建已經非常成熟和廣泛部署。

3. 成熟的技術：IPv4是互聯網通信的基礎，經過多年的發展和改進，其技術和協議非常成熟。這確保了IPv4的可靠性和穩定性。

IPv4的缺點

1. 資源有限：IPv4的最大問題是其地址資源的有限性。它提供的約40億個地址在現代互聯網中已經不足夠支撐全球的設備和連接需求。

2. 子網劃分問題：IPv4的子網劃分和地址分配方式有時不夠靈活，這可能導致資源浪費或不足。這對于大型網絡和組織來說可能是一個挑戰。

2.3 查詢IPv4地址

在Windows和Linux系統中，可以使用不同的命令來查詢IPv4地址。

在Windows上查詢IPv4地址

1. 使用命令提示符：

打開命令提示符（在開始菜單中搜索“cmd”或按Win + R鍵，輸入“cmd”，然后按Enter鍵）。

在命令提示符窗口中，輸入以下命令，并按Enter鍵：

ipconfig

查找您的網絡適配器（通常是以太網適配器或Wi-Fi適配器）的信息。在該信息中，找到"IPv4 地址"，這是您的IPv4地址。

2. 使用圖形界面：

• 右鍵單擊計算機的網絡圖標（通常在任務欄中）。
• 選擇“打開網絡和Internet設置”或類似的選項。
• 在新窗口中，選擇“更改適配器選項”或“更改適配器設置”。
• 右鍵單擊您的網絡連接（以太網或Wi-Fi），選擇“狀態”。
• 在新窗口中，點擊“詳細信息”，然后您將看到IPv4地址。

在Linux上查詢IPv4地址

1. 使用終端：

打開終端（通常可以在應用程序菜單中找到，或者按Ctrl + Alt + T快捷鍵打開）。

在終端中，輸入以下命令，并按Enter鍵：

ifconfig

查找您的網絡適配器信息。通常，您會看到以太網適配器（例如eth0）或Wi-Fi適配器（例如wlan0）的信息。在該信息中，找到"Inet addr"，后面的數字就是您的IPv4地址。

2. 使用圖形界面：

在某些Linux發行版中，可以在系統設置或網絡設置中找到網絡連接的詳細信息，包括IPv4地址。

三、IPv6

3.1 什么是IPv6？

IPv6（Internet Protocol version 6）是互聯網協議的最新版本，旨在解決IPv4的限制問題。IPv4是互聯網通信的基礎協議，它的主要問題在于地址資源的有限性，采用32位地址，提供了大約40億個唯一的IP地址。由于全球互聯網的迅猛發展，IPv4地址池迅速枯竭，這使得IPv6的發展成為必要。

IPv6采用了128位地址，相比之下，IPv4只有32位地址。這巨大的地址空間可以提供大約340十億個不同的IP地址，這遠遠超過了IPv4。IPv6的地址空間幾乎可以為地球上的每顆沙粒提供一個唯一的IP地址，從而解決了IPv4資源枯竭的問題。

IPv6最初被稱為IPng，這代表了"下一代互聯網協議"。這個名字強調了IPv6作為IPv4的繼任者，旨在為未來的互聯網連接提供支持。

IPv6的開發和標準化是由互聯網工程特別工作組（Internet Engineering Task Force，IETF）進行的。這個工作組于1994年初成立，致力于設計和推動IPv6的發展。通過IETF的努力，IPv6成為了一個國際標準，廣泛用于互聯網連接。

IPv6地址示例：

2001:db8:3333:5555:CCCC:DDDD:EEEE:FFFF

3.2 IPv6優缺點

IPv6的優點

1. 更多唯一地址：IPv6的128位地址提供了比IPv4多得多的地址空間，可以為每個設備分配一個唯一的IP地址。這解決了IPv4中地址枯竭的問題，使得支持大規模互聯網連接成為可能。

2. 新設備支持：IPv6是一種現代的協議，旨在適應新設備的連接需求。它更適合支持未來的物聯網（IoT）設備和智能家居設備等新興技術。

3. 沒有子網劃分問題：IPv6引入了更靈活的地址分配方法，消除了IPv4中的子網劃分問題。這使得網絡管理更加簡化，減少了資源浪費。

IPv6的缺點

1. 較長的地址：IPv6地址比IPv4地址長得多，這可能使得地址難以記憶。IPv6地址通常以冒號分隔的八組四位十六進制數表示，例如：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。

2. 尚未得到所有網站的支持：盡管IPv6得到了廣泛的支持，但并不是所有網站和互聯網服務都已經完全支持IPv6。這可能導致在IPv6-only網絡上訪問某些IPv4-only的內容時需要進行協議轉換或代理。

3. 可能存在系統問題：一些舊版操作系統和網絡設備可能存在與IPv6的兼容性問題。尤其是在升級到IPv6時，可能需要額外的配置和測試，以確保一切正常運行。

四、IPv4 與 IPv6：有什么區別？

五、IPv6如何解決IPv4地址耗盡的問題？

IPv6采用了128位地址，相比IPv4的32位地址，擁有更廣泛的地址空間。理論上，IPv6支持多達340億億億億個唯一地址，這個數字足夠龐大，足以滿足未來數十年內的設備增長需求。即便考慮到地址空間的某些部分保留供特殊用途，IPv6的可用地址數量仍然是龐大的。

另一個IPv6的亮點是其靈活的地址分配方法。網絡運營商可以獲得大型地址塊，以滿足其大規模部署的需求，而小型企業和家庭用戶也可以獲得足夠的地址，以支持其未來的擴展計劃。這種分配方法的靈活性確保了地址資源的合理分配和可持續性。

此外，IPv6引入了預留地址范圍，以滿足各種特殊需求。例如，有一種地址范圍用于私有網絡（ULA），另一種用于環回測試。這些預留地址范圍使網絡管理員能夠更好地管理地址分配，同時確保了全球范圍內的唯一性。

相較于IPv4，IPv6減少了對網絡地址轉換（NAT）的依賴。IPv6的地址空間足夠大，不再需要頻繁使用NAT來解決地址不足的問題，這有助于簡化網絡結構，提高網絡性能。

IPv6的設計考慮了未來互聯網的需求，包括支持物聯網（IoT）和智能設備的不斷增長。這意味著IPv6具備了未來的可擴展性，可以適應新興技術的快速發展。

六、IPv6 會耗盡嗎？

IPv6 地址不太可能耗盡。IPv6采用了128位地址，這相當于2的128次方，也就是340萬億億億億個地址。這個數字幾乎是地球上每個人都能擁有數百億個地址的數量級。實際上，IPv6的地址空間如此之大，以至于難以想象會耗盡。

相比之下，IPv4的32位地址空間只能支持大約43億個地址。由于互聯網的爆炸性增長，IPv4的地址已經枯竭，這迫使引入了各種技術，如網絡地址轉換（NAT），以在有限的地址下支持更多設備。

IPv6的設計不僅僅是為了解決地址枯竭問題，還考慮了未來的互聯網需求，包括大規模的物聯網設備和智能城市。它提供了更多的地址以支持這些新興應用。此外，IPv6還引入了一些新功能，如改進的網絡性能、安全性和移動性，這些功能將為用戶帶來巨大好處。

七、為什么IPv6還沒有完全取代IPv4？

我們先來看看論壇里這些大佬是怎么看的。

這位大佬的意思是“確保 IPv4 和 IPv6 網絡之間的兼容性和互操作性是一項復雜的任務。雖然這兩種協議可以共存，但確保它們之間的無縫通信可能具有挑戰性。這種復雜性導致人們對 IPv6 的采用持謹慎態度。”

這位大佬來自于埃及，這段話翻譯成中文就是：

在我的國家埃及，IPv6尚未完全取代IPv4，原因如下：

1. 慣性和缺乏緊迫性：廣泛使用的網絡地址轉換（NAT）有助于避免IPv4地址枯竭危機，減少了組織過渡到IPv6的直接激勵。此外，一些企業如果仍能在IPv4下正常運作，可能不會看到升級系統的必要性。

2. 互操作性：IPv4和IPv6都具有互操作性，它們可以共存于互聯網上。這種互操作性進一步減少了對完全過渡到IPv6的緊迫性。

3. 舊系統和基礎設施：一些大型組織仍然嚴重依賴在IPv4上運行的舊系統，遷移到IPv6可能需要對其操作系統進行全面升級。這種采用的障礙可能會成本高昂且耗時。

4. 缺乏強烈激勵：缺乏強烈的激勵因素，導致系統中涉及的各方未全面過渡到IPv6。例如，一些企業市場之所以不轉向IPv6，是因為他們不認為它比IPv4有顯著改進，而更多是為了減輕未來的風險。

5. 市場多樣性和IPv4的價格：移動和消費市場迅速接受了IPv6，但企業市場沒有迅速轉變，因為沒有迫切需求。IPv4地址的價格也起到一定作用，因為組織可能選擇繼續使用IPv4，而不愿投資更昂貴的IPv6基礎設施。

這位南非的網友表示“南非向 IPv6 的過渡極其緩慢。”

這位來自葡萄牙的網友表示：

葡萄牙約有13%的IPv6啟用服務和40%的IPv6啟用終端用戶。因此，要等到我們擁有100%使用IPv6的服務還需要一些時間。我們仍然有很長的路要走。

對我來說，將IPv6替代IPv4的主要問題之一是涉及復雜的遷移過程。這需要互聯網服務提供商（ISP）、網絡管理員和內容提供商之間的協調，以確保順利的過渡。這是一個重大挑戰，但它是為了解決IPv4的限制并確保互聯網的長期可持續性而必要的。這種協同的方法對于IPv6的順暢共存和最終采用至關重要。

種種的說法，都表明一句話“IPv6很好，但是想要100%普及，需要時間”

對此，你是怎么看的？

還有一個問題，即使時間充足的情況下，IPv6可以完全取代IPv4嗎？或者說IPv4真的一無是處了嗎？