前言：IP地址由網(wǎng)絡(luò)號.NETid)和主機號(hostid)兩個層次組成，IP地址的層次結(jié)構(gòu)與互聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)是相互對應(yīng)的，IP地址常用的主流格式為IPV4與IPV6兩種。
- IP地址的組成
IP地址的層次結(jié)構(gòu)與互聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)是相互對應(yīng)的，互聯(lián)網(wǎng)使用的IP地址也采用了層次結(jié)構(gòu)。IP地址由網(wǎng)絡(luò)號(netid)和主機號(hostid)兩個層次組成。
因此，IP地址的編址方式明顯地攜帶了位置信息。如果給出一個具體的IP地址，馬上就能知道它位于哪個網(wǎng)絡(luò)，這給IP互聯(lián)網(wǎng)的路由選擇帶來很大好處。
由于IP地址不僅包含了主機本身的地址信息，還包含了主機所在網(wǎng)絡(luò)的地址信息。因此，在將主機從一個網(wǎng)絡(luò)移到另一個網(wǎng)絡(luò)時，主機IP地址必須進(jìn)行修改以正確地反映這個變化。
假如現(xiàn)在有一個IP地址202.113.100.81需要從網(wǎng)絡(luò)一轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)二，那么當(dāng)它加入網(wǎng)絡(luò)二后，必須為它分配新的IP地址，否則就無法與互聯(lián)網(wǎng)上的其他主機正常通信。
- IPv4地址的分類與表示
一旦選擇了IP地址的長度并決定把地址分為兩部分，就必須決定每部分包含多少位。前綴部分需要足夠的位數(shù)以允許分配唯一的網(wǎng)絡(luò)號給互聯(lián)網(wǎng)上的每一個物理網(wǎng)絡(luò)，后綴部分也需要足夠的位數(shù)以允許從屬于同一網(wǎng)絡(luò)的每一臺計算機都分配到一個唯一的后綴。
但這不是簡單的選擇就可行的。因為一部分增加一位就意味著另一部分減少一位，選擇大的前綴可容納大量網(wǎng)絡(luò)，但限制了每個網(wǎng)的大?。贿x擇大的后綴意味著每個物理網(wǎng)絡(luò)能包含更多的計算機，但限制了網(wǎng)絡(luò)的總數(shù)。
IPv4協(xié)議規(guī)定，IP地址的長度為32位。這32位包括了網(wǎng)絡(luò)號部分(netid)和主機號部分(hostid)。
那么在這32位中，哪些位代表網(wǎng)絡(luò)號，哪些代表主機號呢?
在互聯(lián)網(wǎng)中，有的網(wǎng)絡(luò)具有成千上萬臺主機，而有的網(wǎng)絡(luò)僅僅有幾臺主機。為了適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不同，IP協(xié)議將IP地址分成A、B、 C、D和E五類，它們分別使用IP地址的前幾位加以區(qū)分。
原則上，n位前綴允許2n個不同的網(wǎng)絡(luò)，n位后綴允許在給定的網(wǎng)絡(luò)上廢品2n臺主機，下面就是五類地址的范圍：
①A類IP地址
一個A類IP地址是指，在IP地址的四段號碼中，第一段號碼為網(wǎng)絡(luò)號碼，剩下的三段號碼為本地計算機的號碼。如果用二進(jìn)制表示IP地址的話，A類IP地址就由1字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和3字節(jié)主機地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“0”。A類IP地址中網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識長度為7位，主機標(biāo)識的長度為24位，A類網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)量較少，可以用于主機數(shù)達(dá)1600多萬臺的大型網(wǎng)絡(luò)。
②B類IP地址
一個B類IP地址是指，在IP地址的四段號碼中，前兩段號碼為網(wǎng)絡(luò)號碼，B類IP地址就由2字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和2字節(jié)主機地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“10”。B類1P地址中網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識長度為14位，主機標(biāo)識的長度為16位，B類網(wǎng)絡(luò)地址適用于中等規(guī)模的網(wǎng)絡(luò),每個網(wǎng)絡(luò)所能容納的計算機數(shù)為6萬多臺。
③C類lP地址
一個C類IP地址是指，在IP地址的四段號碼中，前三段號碼為網(wǎng)絡(luò)號碼，剩下的一段號碼為本地計算機的號碼。如果用二進(jìn)制表示IP地址的話。c類IP地址就由3字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和1字節(jié)主機地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“10”。C類IP地址中網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識長度為21位，主機標(biāo)識的長度為8位。C類網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)量較多，適用于小規(guī)模的局域網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)最多只能包含254臺計算機。
④D類IP地址
D類地址用于在IP網(wǎng)絡(luò)中的組播，D類組播地址機制僅有有限的用處，一個組播地址是一個唯一的網(wǎng)絡(luò)地址它能指導(dǎo)報文到達(dá)預(yù)定義的IP地址組。D類地址空間和其他地址空間一樣,有其數(shù)學(xué)限制,D類地址的前4位恒為1110。
⑤E類IP地址
E類地址被定義但卻為腓保留作研究之用，因此Intemet上沒有可用的E類地址。
只是一般國際互聯(lián)網(wǎng)信息中心在分配IP地址時是按照網(wǎng)絡(luò)來分配的。因此只有說到網(wǎng)絡(luò)地址時我們才使用A類、B類、C類的說法。
但是隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展及人們?nèi)粘Ｉ畹膹V泛使用，歐洲網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)中心（RIPE NCC）于2019年11月正式宣布：全球所有 43 億個 IPv4 地址已全部分配完畢。這意味著現(xiàn)有的 IPv4 地址資源已無法再分配給 ISP（網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商）。
為了解決IPV4地址資源的耗竭，IETF小組在1998年規(guī)劃設(shè)計了相對完善的新一代地址資源—IPv6，并于當(dāng)年提出了新的 IPv6 協(xié)議草案標(biāo)準(zhǔn)。至此新一代互聯(lián)網(wǎng)時代到來，新一代 IPv6 協(xié)議版本地址比 IPv4 協(xié)議版本地址容量更廣、數(shù)據(jù)格式更為簡潔、通信效率更高。但當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)社會所使用的設(shè)備幾乎都是以 IPv4 地址協(xié)議來支撐，而 IPv4 與 IPv6 格式并不統(tǒng)一且協(xié)議內(nèi)容并不兼容，那么兩者的區(qū)別到底在哪？ IPv6的格式又是如何規(guī)定與分類呢？
三、IPv6地址表示方法
IPV6的16字節(jié)(128bit)地址采用如下記法：每2個字節(jié)一組，共分8組，每組采用16進(jìn)制表示方法，組與組之間用冒號“：”隔開。例如，8000：0000：0000：0000：1234：5678：90ab：defo．
當(dāng)出現(xiàn)過多的0時可用雙冒號來代替，如上IP地址
可簡記為：8000：1234：5678：90ab：def0
支持IPv4地址。例如，0：0：0；0；0；0；202．119．224．80
在這個例子中，左邊6個16進(jìn)制數(shù)域以IPv6成組冒號分隔的，右面的4個字節(jié)以IPv4地址的十進(jìn)制數(shù)格式予以表示，該地址格式也可寫成：：：202．119．224．80
四、IPv6地址的分類
IPv6在其地址前部加以不同的前綴來表示不同的地址分類。
前綴00000000：保留。
前綴010：基于運營者的地址，分配給公司，使公司用來向用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
前綴100：基于地理的地址，類似于IPv4地址。
前綴1111111010：本地鏈路地址，用于單一鏈路或子網(wǎng)上尋址，不能集成于全程尋址體系。
前綴1111111011：本地地區(qū)地址，只有局部意義，適用采用防火墻防止信息泄露。
前綴11111111：多播地址，用于向一組地址發(fā)送數(shù)據(jù)報。
五、IPV4與IPV6的報文區(qū)別
IPv4報頭各項功能
版本(version)：協(xié)議版本號，對于IPv4該字段值設(shè)置為4。
報頭長度(Header length)：32位／字的數(shù)據(jù)報頭長度。
服務(wù)級別(Type 0f service)：指定優(yōu)先級、可靠性及延遲參數(shù)。
數(shù)據(jù)單位長度(Total lengch)：IP總的數(shù)據(jù)報長度。
標(biāo)識符(Fragrnent identification)：表示協(xié)議、源和目的的特征。
標(biāo)志(Flags)：包括附加標(biāo)志。
分段偏移量(Flagment offset):分段偏移量（以64位為單位)。
生命周期(Time to live)：允許跨越的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點或gateway的數(shù)目。
用戶協(xié)議（ Protocolid):請求IP的協(xié)議層。
報頭校驗（Header checksum):只適應(yīng)于報頭。
源地址( Source address〉和目的地址(Destination address):16位網(wǎng)絡(luò)地址，48位網(wǎng)絡(luò)內(nèi)主機地址。
選擇項(Options):鑒定額外的業(yè)務(wù)。
填充區(qū)( Padding):確保報頭的長度為32位的整數(shù)倍。
IPv6報頭各項功能：
IPV6數(shù)據(jù)報格式由3部分組成：IP而數(shù)據(jù)報頭、擴展(下一個頭)和高層數(shù)據(jù)。IPv6數(shù)據(jù)報頭長度為40字節(jié)，各項定義如下：
①版本(Version)：標(biāo)示版本號，IPV6該字段值設(shè)置為6
②優(yōu)先級((Priority)：當(dāng)該字段為0～7時，表示在阻塞發(fā)生時允許進(jìn)行延時處理，值越大優(yōu)先級越高：當(dāng)該字段為8～15時表示處理以固定速率傳輸?shù)膶崟r業(yè)務(wù)，值越大優(yōu)先級越高。
③流標(biāo)識(Fldw label)：路由器根據(jù)流標(biāo)識的值在連接前采取不同的策略。
④負(fù)載長度(Payload length)：指扣除報頭后的凈負(fù)載長度。
⑤下一個(擴展)頭(The next header)：如果該數(shù)據(jù)有附加的擴展頭，則該字段標(biāo)識緊跟的下一個擴展頭；若無，則標(biāo)識傳輸層協(xié)議種類，如UDP、TCP。
⑥跳的限制(Hop limit):即轉(zhuǎn)發(fā)上限，該字段是防止數(shù)據(jù)報傳輸過程中無休止的循環(huán)下去而設(shè)定的。該項首先被初始化，然后每經(jīng)過一個路由器該值就減一，當(dāng)減為零時仍未到達(dá)目的端時就丟棄該數(shù)據(jù)報。
⑦源地址（Source address）和目的地址(Destination address):提供收發(fā)雙方的IP地址。
另外，IPv6作為新一代的IP協(xié)議，新增了擴展頭，結(jié)構(gòu)如下：
①逐項選項頭(Hop—by—hop option head—er)：該字段定義了途經(jīng)路由器所需檢驗的信息。
②目的選項頭：含目的站點處理的可選信息。
③路由選項頭(Routing)：提供了到達(dá)目的地所必須經(jīng)過的中間路由器。
④分段(FragrrIentation)頭：IPv6對分段的處理類似于IPv4，該字段包括數(shù)據(jù)報標(biāo)識符、段號以及是否終止標(biāo)識符。
⑤認(rèn)證(AutheIltication)頭：該字段保證了目的端對源端的身份驗證。
⑥加載安全負(fù)載(Secudty encrypted payload)頭：該字段對負(fù)載進(jìn)行加密，以防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中發(fā)生信息泄露。
所以IPV6與IPV4不管是從格式還是分類來說，都有很大不同。IP地址從32位變?yōu)?28位，而且IPv4中一些低效率或很少使用的方面已經(jīng)被廢除或修改。
