随着物联网（IoT）的持续增长，每天有更多设备在线连接。一直有人担心，地址有时会耗尽。这个猜想开始成为现实。

没有恐惧; 互联网还没有结束。解决IPv4地址减少的问题是一种解决方案。我们将提供有关如何创建更多地址的信息，并概述通过采用IPv6与IoT的增长保持同步所需要解决的主要问题。

我们还将研究Internet协议版本6（IPv6）与Internet协议4（IPv4）在Internet的未来和演进中如何发挥重要作用，以及IP的新版本如何优于旧的IPv4。

IP地址的工作方式

IP代表“ Internet协议”，指的是一组规则，这些规则控制着数据包如何通过Internet传输。

在线信息或流量使用唯一地址跨网络流动。连接到Internet或计算机网络的每个设备都会获得分配给它的数字标签，该IP地址用于将其标识为通信的目的地。

您的IP可以识别特定网络上的设备。它是技术的ID，适用于将IP与TCP（传输控制协议）结合在一起并启用源与目标之间的虚拟连接的网络。没有唯一的IP地址，您的设备将无法尝试通信。

IP地址标准化了不同机器彼此交互的方式。他们交易数据包，这些数据包是指封装的数据位，这些数据位在加载网页，电子邮件，即时消息传递和其他涉及数据传输的应用程序中起着至关重要的作用。

几个组件允许流量在Internet上流动。在原始点，流量开始时，数据被打包到一个信封中。此过程称为“数据报”。它是数据包，是Internet协议或IP的一部分。

需要完整的网络堆栈才能在Internet上传输数据。IP只是该堆栈的一部分。堆栈可分为四层，其中“应用程序”组件位于顶部，而“数据链接”位于底部。

堆：

● 应用程序– HTTP，FTP，POP3，SMTP

● 传输– TCP，UDP

● 网络– IP，ICMP

● 数据链路–以太网，ARP

作为Internet的用户，您可能对应用程序层非常熟悉。您每天都会与之互动。任何时候您想访问一个网站；您输入http：// [网址]，即应用程序。

您正在使用电子邮件应用程序吗？然后，在某个时候，您将在该应用程序中设置一个电子邮件帐户，并且在配置过程中可能会遇到POP3或SMTP。POP3代表邮局协议3，是接收电子邮件的标准方法。它会收集并保留您的电子邮件，直到被提取为止。

从上面的堆栈中，您可以看到IP是网络层的一部分。IPs早在1982年就作为ARPANET的一部分而成立。IPv1到IPv3是实验版本。IPv4是全世界公开使用的IP的第一个版本。

IPv4解释

IPv4或Internet协议版本4是在几种网络上进行数据通信的一种广泛使用的协议。这是Internet协议的第四版。它是作为无连接协议开发的，可用于像以太网这样的分组交换层网络。它的主要职责是在网络设备之间提供逻辑连接，其中包括为每个设备提供标识。

IPv4基于尽力而为模型，该模型既不保证传递也不避免重复传递，并且由上层传输协议（如传输控制协议（TCP））使用。IPv4灵活，可以根据网络类型自动或手动配置各种设备。

IPv4背后的技术

IPv4在Internet工程任务组（IETF）出版物RFC 791中进行了指定和定义，该出版物  在OSI模型的数据包交换链路层中使用。它总共使用五类32位地址进行以太网通信：A，B，C，D和E。其中，A，B和C类具有不同的位长来处理网络主机，而Class D用于多播。剩余的E类保留给以后使用。

A类子网掩码– 255.0.0.0或/ 8

B类的子网掩码– 255.255.0.0或/ 16

C类子网掩码– 255.255.255.0或/ 24

示例：带有/ 16子网掩码的网络192.168.0.0可以使用192.168.0.0到192.168.255.255之间的地址。重要的是要注意，地址192.168.255.255仅保留用于用户内部广播。在此，IPv4可以将主机地址分配给最多232个最终用户。

IP地址遵循标准的十进制表示法格式：

171.30.2.5

上面的数字是唯一的32位逻辑地址。这种设置意味着最多可以有43亿个唯一地址。四组数字中的每组都是8位。每8位称为一个八位位组。每个数字的范围从0到255。在0时，所有位均设置为0。在255时，所有位均设置为1。上述IP地址的二进制形式为10101011.00011110.00000010.00000101。

即使有43亿个可能的地址，这仍然不足以容纳所有当前连接的设备。设备类型不仅限于台式机。现在有智能手机，热点，物联网，智能扬声器，摄像头等。随着技术的发展，列表不断增加，而设备的数量也不断增加。

IPv4的未来

IPv4地址将最终用尽，这使IPv6部署成为Internet长期增长的唯一可行解决方案。一世

2019年10月，负责向80多个国家/地区的Internet服务提供商（ISP）分配IP地址的五个区域Internet注册表之一RIPE NCC宣布仅剩一百万个IPv4地址。由于这些限制，IPv6已作为一种标准化解决方案引入，提供了128位地址长度，最多可以定义2128个节点。

恢复的地址将仅通过等待列表进行分配。这意味着每年只能分配几十万个地址，这不足以覆盖当今全球网络所需的数百万个地址。结果是网络工具将被迫依赖昂贵且复杂的解决方案来解决可用地址较少的问题。零地址倒计时意味着全球企业必须盘点IP资源，找到临时解决方案并为IPv6部署做准备，以克服不可避免的中断。

在此期间，一种桥接到IPv6部署的流行解决方案是运营商级网络地址转换（CGNAT）。该技术允许长时间使用IPv4地址。通过允许将单个IP地址分布在成千上万个设备中来实现。同时，由于CGNAT无法无限扩展，因此它只会堵塞漏洞。每个添加的设备都会在NAT上创建另一层，这会增加其工作量和复杂性，从而增加CGNAT失败的机会。发生这种情况时，成千上万的用户受到影响，无法迅速恢复在线。

一种更常用的解决方法是IPv4地址交易。这是一个用于买卖不再需要或不再使用的IPv4地址的市场。由于价格由供求关系决定，因此这是一个冒险的过程，并且维持现状可能成为复杂而昂贵的过程。

IPv4稀缺性仍然是网络运营商关注的重大问题。互联网不会中断，但是它正处于一个突破点，因为网络只会发现越来越难以扩展基础架构以实现增长。Internet号码分配机构（IANA）向RIPE NCC分配了最后一个IPv4地址时，IPv4耗尽可追溯到2012年。技术界已经计划了期待已久的淘汰，这就是IPv6的来历。

IPv6有何不同？

Internet协议版本6或IPv6是Internet协议的最新版本，用于将数据包中的数据从一个源通过各种网络传输到目的地。IPv6被认为是旧版IPv4协议的增强版本，因为它支持的节点数量明显多于后者。

IPv6最多允许2128种可能的节点或地址组合。也称为下一代Internet协议或IPng。它首先以十六进制格式开发，包含八个八位字节，以提供更大的可伸缩性。它于2012年6月6日发布，还旨在处理地址广播，而不包括其前身相同的任何类别的广播地址。

比较IPv4和IPv6之间的差异

现在您已经详细了解了IPv4和IPv6，我们可以在表中总结这两种协议之间的区别。每个都有其缺点和好处。

使用IPv6的优缺点

IPv6地址具有IPv4中存在的所有技术缺陷。区别在于它提供了一个128位或16字节的地址，从而使地址池约为340万亿亿亿亿（十亿亿）。

它由八组字符（长度为16位）组成，大大大于IPv4提供的地址大小。庞大的规模突显了为什么网络应该早于而不是晚采用IPv6。然而，到目前为止，采取行动一直是一个艰难的抉择。网络运营商发现使用IPv4很熟悉，并且可能正在使用“等待和观察”方法来决定如何处理其IP情况。他们可能认为他们在不久的将来有足够的IPv4地址。但是，坚持使用IPv4将变得越来越困难。

IPv6相对于IPv4的优势的一个例子是不必共享IP并为设备获取专用地址。使用IPv4意味着要共享一个公用IP的一组计算机将需要使用NAT。然后，要直接访问这些计算机之一，您将需要设置复杂的配置，例如端口转发和防火墙更改。与拥有大量地址的IPv6相比，IPv6计算机无需其他配置即可公开访问，从而节省了资源。

IPv6采用的未来

IPv6的未来使用很大程度上取决于ISP和移动运营商的数量，以及愿意迁移的大型企业，云提供商和数据中心，以及它们将如何迁移数据。IPv4和IPv6可以在并行网络上共存。因此，对于诸如ISP之类的实体而言，没有积极的动机来大力追求IPv6选项而不是IPv4，特别是因为升级需要花费大量时间和金钱。

尽管价格昂贵，但数字世界正在从旧的IPv4模型逐渐转移到更高效的IPv6。IPv6提供的本文概述的长期利益值得投资。

采用仍然有很长的路要走，但是只有这样才能为大规模的网络配置提供新的可能性。它高效而创新，不要忘记它减少了对日益挑战和昂贵的IPv4市场的依赖。

不为这一行动做准备是短视的，而且对于网络来说是有风险的。明智的企业现在正在拥抱IPv6的效率，创新和灵活性。随着指数级互联网的增长和下一代技术的出现，为他们的业务发展做好准备。