隨著全球互聯(lián)網(wǎng)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(yōu)勢，但為什么IPv4仍然主導(dǎo)著互聯(lián)網(wǎng)世界？本文將探討IPv4地址不足的背景，分析IPv4和IPv6的特點(diǎn)，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(yōu)缺點(diǎn)

• 2.3 查詢IPv4地址

• 三、IPv6

• 3.1 什么是IPv6？

• 3.2 IPv6優(yōu)缺點(diǎn)

• 四、IPv4 與 IPv6：有什么區(qū)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(lián)網(wǎng)通信的基礎(chǔ)協(xié)議，使用32位地址，為互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供了約42億個唯一IP地址。在其設(shè)計初期，這個數(shù)量似乎足夠應(yīng)對當(dāng)時有限的互聯(lián)網(wǎng)需求。然而，隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛擴(kuò)張，全球用戶和設(shè)備數(shù)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(jīng)被用完了，但是你知道每個地區(qū)大概是什么時間用完的嗎？

根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計， 剩余 RIR 地址池消耗預(yù)測走勢圖如下：

什么是RIR Address？

RIR英文全稱為Regional Internet Registry，區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)注冊管理機(jī)構(gòu)，RIR是全球互聯(lián)網(wǎng)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(tǒng)號碼（AS號碼）。RIR負(fù)責(zé)將這些資源分配給各個地理區(qū)域內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商、組織和企業(yè)。

RIR Address（RIR 地址）指的是由RIR分配的IP地址塊。每個RIR負(fù)責(zé)特定地理區(qū)域內(nèi)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(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商和其他組織，以確?；ヂ?lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)協(xié)議版本 4，是互聯(lián)網(wǎng)通信的基礎(chǔ)協(xié)議之一，它在20世紀(jì)80年代初就已經(jīng)被開發(fā)出來。盡管后來出現(xiàn)了更現(xiàn)代的IPv6協(xié)議，IPv4仍然占據(jù)了全球互聯(lián)網(wǎng)流量路由的主導(dǎo)地位。

IPv4地址是一個32位二進(jìn)制數(shù)，通常以十進(jìn)制表示。這32位二進(jìn)制數(shù)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(biāo)識互聯(lián)網(wǎng)上的計算機(jī)、服務(wù)器、路由器和其他設(shè)備。

IPv4地址由四個十進(jìn)制數(shù)字組成，每個數(shù)字的范圍從0到255。這些數(shù)字之間用句號分隔。這四個數(shù)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(shù)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(yōu)缺點(diǎn)

IPv4的優(yōu)點(diǎn)

1. 簡單：IPv4地址采用四段十進(jìn)制數(shù)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(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施：大多數(shù)現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)站使用IPv4。這意味著IPv4設(shè)備和IPv4網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建已經(jīng)非常成熟和廣泛部署。

3. 成熟的技術(shù)：IPv4是互聯(lián)網(wǎng)通信的基礎(chǔ)，經(jīng)過多年的發(fā)展和改進(jìn)，其技術(shù)和協(xié)議非常成熟。這確保了IPv4的可靠性和穩(wěn)定性。

IPv4的缺點(diǎn)

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(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)中已經(jīng)不足夠支撐全球的設(shè)備和連接需求。

2. 子網(wǎng)劃分問題：IPv4的子網(wǎng)劃分和地址分配方式有時不夠靈活，這可能導(dǎo)致資源浪費(fèi)或不足。這對于大型網(wǎng)絡(luò)和組織來說可能是一個挑戰(zhàn)。

2.3 查詢IPv4地址

在Windows和Linux系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)適配器（通常是以太網(wǎng)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(jī)的網(wǎng)絡(luò)圖標(biāo)（通常在任務(wù)欄中）。
• 選擇“打開網(wǎng)絡(luò)和Internet設(shè)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(shè)置”。
• 右鍵單擊您的網(wǎng)絡(luò)連接（以太網(wǎng)或Wi-Fi），選擇“狀態(tài)”。
• 在新窗口中，點(diǎn)擊“詳細(xì)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?？梢栽趹?yīng)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(wǎng)絡(luò)適配器信息。通常，您會看到以太網(wǎng)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(shù)字就是您的IPv4地址。

2. 使用圖形界面：

在某些Linux發(fā)行版中，可以在系統(tǒng)設(shè)置或網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中找到網(wǎng)絡(luò)連接的詳細(xì)信息，包括IPv4地址。

三、IPv6

3.1 什么是IPv6？

IPv6（Internet Protocol version 6）是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的最新版本，旨在解決IPv4的限制問題。IPv4是互聯(lián)網(wǎng)通信的基礎(chǔ)協(xié)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(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，IPv4地址池迅速枯竭，這使得IPv6的發(fā)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(lián)網(wǎng)協(xié)議"。這個名字強(qiáng)調(diào)了IPv6作為IPv4的繼任者，旨在為未來的互聯(lián)網(wǎng)連接提供支持。

IPv6的開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化是由互聯(lián)網(wǎng)工程特別工作組（Internet Engineering Task Force，IETF）進(jìn)行的。這個工作組于1994年初成立，致力于設(shè)計和推動IPv6的發(fā)展。通過IETF的努力，IPv6成為了一個國際標(biāo)準(zhǔn)，廣泛用于互聯(lián)網(wǎng)連接。

IPv6地址示例：

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

3.2 IPv6優(yōu)缺點(diǎn)

IPv6的優(yōu)點(diǎn)

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(shè)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(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)連接成為可能。

2. 新設(shè)備支持：IPv6是一種現(xiàn)代的協(xié)議，旨在適應(yīng)新設(shè)備的連接需求。它更適合支持未來的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備和智能家居設(shè)備等新興技術(shù)。

3. 沒有子網(wǎng)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(wǎng)劃分問題。這使得網(wǎng)絡(luò)管理更加簡化，減少了資源浪費(fèi)。

IPv6的缺點(diǎn)

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(jìn)制數(shù)表示，例如：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。

2. 尚未得到所有網(wǎng)站的支持：盡管IPv6得到了廣泛的支持，但并不是所有網(wǎng)站和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)都已經(jīng)完全支持IPv6。這可能導(dǎo)致在IPv6-only網(wǎng)絡(luò)上訪問某些IPv4-only的內(nèi)容時需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換或代理。

3. 可能存在系統(tǒng)問題：一些舊版操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(yùn)行。

四、IPv4 與 IPv6：有什么區(qū)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(dá)340億億億億個唯一地址，這個數(shù)字足夠龐大，足以滿足未來數(shù)十年內(nèi)的設(shè)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(shù)量仍然是龐大的。

另一個IPv6的亮點(diǎn)是其靈活的地址分配方法。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以獲得大型地址塊，以滿足其大規(guī)模部署的需求，而小型企業(yè)和家庭用戶也可以獲得足夠的地址，以支持其未來的擴(kuò)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(xù)性。

此外，IPv6引入了預(yù)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(wǎng)絡(luò)（ULA），另一種用于環(huán)回測試。這些預(yù)留地址范圍使網(wǎng)絡(luò)管理員能夠更好地管理地址分配，同時確保了全球范圍內(nèi)的唯一性。

相較于IPv4，IPv6減少了對網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高網(wǎng)絡(luò)性能。

IPv6的設(shè)計考慮了未來互聯(lián)網(wǎng)的需求，包括支持物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和智能設(shè)備的不斷增長。這意味著IPv6具備了未來的可擴(kuò)展性，可以適應(yīng)新興技術(shù)的快速發(fā)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(dāng)于2的128次方，也就是340萬億億億億個地址。這個數(shù)字幾乎是地球上每個人都能擁有數(shù)百億個地址的數(shù)量級。實(shí)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(lián)網(wǎng)的爆炸性增長，IPv4的地址已經(jīng)枯竭，這迫使引入了各種技術(shù)，如網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT），以在有限的地址下支持更多設(shè)備。

IPv6的設(shè)計不僅僅是為了解決地址枯竭問題，還考慮了未來的互聯(lián)網(wǎng)需求，包括大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和智能城市。它提供了更多的地址以支持這些新興應(yīng)用。此外，IPv6還引入了一些新功能，如改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)之間的兼容性和互操作性是一項復(fù)雜的任務(wù)。雖然這兩種協(xié)議可以共存，但確保它們之間的無縫通信可能具有挑戰(zhàn)性。這種復(fù)雜性導(dǎo)致人們對 IPv6 的采用持謹(jǐn)慎態(tài)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(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）有助于避免IPv4地址枯竭危機(jī)，減少了組織過渡到IPv6的直接激勵。此外，一些企業(yè)如果仍能在IPv4下正常運(yùn)作，可能不會看到升級系統(tǒng)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(lián)網(wǎng)上。這種互操作性進(jìn)一步減少了對完全過渡到IPv6的緊迫性。

3. 舊系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施：一些大型組織仍然嚴(yán)重依賴在IPv4上運(yùn)行的舊系統(tǒng)，遷移到IPv6可能需要對其操作系統(tǒng)進(jìn)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(qiáng)烈激勵：缺乏強(qiáng)烈的激勵因素，導(dǎo)致系統(tǒng)中涉及的各方未全面過渡到IPv6。例如，一些企業(yè)市場之所以不轉(zhuǎn)向IPv6，是因?yàn)樗麄儾徽J(rèn)為它比IPv4有顯著改進(jìn)，而更多是為了減輕未來的風(fēng)險。

5. 市場多樣性和IPv4的價格：移動和消費(fèi)市場迅速接受了IPv6，但企業(yè)市場沒有迅速轉(zhuǎn)變，因?yàn)闆]有迫切需求。IPv4地址的價格也起到一定作用，因?yàn)榻M織可能選擇繼續(xù)使用IPv4，而不愿投資更昂貴的IPv6基礎(chǔ)設(shè)施。

這位南非的網(wǎng)友表示“南非向 IPv6 的過渡極其緩慢?！?/p>

這位來自葡萄牙的網(wǎng)友表示：

葡萄牙約有13%的IPv6啟用服務(wù)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(wù)還需要一些時間。我們?nèi)匀挥泻荛L的路要走。

對我來說，將IPv6替代IPv4的主要問題之一是涉及復(fù)雜的遷移過程。這需要互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）、網(wǎng)絡(luò)管理員和內(nèi)容提供商之間的協(xié)調(diào)，以確保順利的過渡。這是一個重大挑戰(zhàn)，但它是為了解決IPv4的限制并確?；ヂ?lián)網(wǎng)的長期可持續(xù)性而必要的。這種協(xié)同的方法對于IPv6的順暢共存和最終采用至關(guān)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？