IP地址是IP協(xié)議的重要組成部分，它可以識(shí)別接入互聯(lián)網(wǎng)中的任意一臺(tái)設(shè)備。在IP接力中，我們已經(jīng)看到，IP包的頭部寫有出發(fā)地和目的地的IP地址。IP包上攜帶的IP地址和路由器相配合，最終允許IP包從互聯(lián)網(wǎng)的一臺(tái)電腦傳送到另一臺(tái)。

在IP接力中，我們是以IPv4為例說明IP包的格式的。IPv4和IPv6是先后出現(xiàn)的兩個(gè)IP協(xié)議版本。IPv4的地址就是一個(gè)32位的0/1序列，比如11000000 00000000 0000000 00000011。為了方便人類記錄和閱讀，我們通常將32位0/1分成4段8位序列，并用10進(jìn)制來表示每一段(這樣，一段的范圍就是0到255)，段與段之間以.分隔。比如上面的地址可以表示成為192.0.0.3。IPv6地址是128位0/1序列，它也按照8位分割，以16進(jìn)制來記錄每一段(使用16進(jìn)制而不是10進(jìn)制，這能讓寫出來的IPv6地址短一些)，段與段之間以:分隔。

IP地址的分配

IP地址的分配是一個(gè)政策性的問題。ICANN(the Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)是Internet的中心管理機(jī)構(gòu)。ICANN的IANA(Internet Assigned Numbers Authourity)部門負(fù)責(zé)將IP地址分配給5個(gè)區(qū)域性的互聯(lián)網(wǎng)注冊(cè)機(jī)構(gòu)(RIR，Reginal Internet Registry)，比如APNIC，它負(fù)責(zé)亞太地區(qū)的IP分配。然后RIR將地址進(jìn)一步分配給當(dāng)?shù)氐腎SP(Internet Service Provider)，比如中國電信和中國網(wǎng)通。ISP再根據(jù)自己的情況，將IP地址分配給機(jī)構(gòu)或者直接分配給用戶，比如將A類地址分配給一個(gè)超大型機(jī)構(gòu)，而將C類地址分配給一個(gè)網(wǎng)吧。機(jī)構(gòu)可以進(jìn)一步在局域網(wǎng)內(nèi)部分配IP地址給各個(gè)主機(jī)。(A/B/C類地址請(qǐng)參閱IP接力)

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并不是所有的地址都會(huì)被分配。一些地址被預(yù)留，用于廣播、測(cè)試、私有網(wǎng)絡(luò)使用等。這些地址被稱為專用地址(special-use address)。你可以查詢RFC5735來了解哪些地址是專用地址。

(RFC，Request For Comments。RFC是一系列的技術(shù)文檔，用于記錄Internet相關(guān)的技術(shù)和協(xié)議規(guī)定。每一個(gè)RFC文件都有一個(gè)固定的編號(hào)。它們是互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要財(cái)產(chǎn)。你可以通過 http://www.rfc-editor.org/ 來查找RFC文件)

IPv4地址耗盡

由于IPv4協(xié)議的地址為32位，所以它可以提供232, 也就是大約40億個(gè)地址。如果地球人每人一個(gè)IP地址的話，IPv4地址已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。更何況，人均持有的入網(wǎng)設(shè)備可能要遠(yuǎn)多于一個(gè)，下圖中顯示了一個(gè)家庭對(duì)IP地址的需求，這種需求量已經(jīng)相當(dāng)常見了：

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We need more IP address!

下圖顯示了各大洲RIR的IPv4地址耗盡日期 (IANA已經(jīng)將所有的IP分配給各個(gè)RIR)：

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5個(gè)RIR區(qū)域的預(yù)計(jì)耗盡日期

盡管一些技術(shù)措施(比如NAT技術(shù)，我會(huì)在其他文章中深入NAT)減緩了情況的緊急程度，但I(xiàn)Pv4地址耗盡的一天終究還是會(huì)很快到來。很明顯，我們需要更多的IP地址，以滿足爆炸式增長(zhǎng)的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)IP地址的需求。

?[[120480]]?

Too much stuff for IPv4

更長(zhǎng)=更好

IPv6協(xié)議的地址最重要的改進(jìn)就是：加長(zhǎng)。IPv6的地址為128位。準(zhǔn)確的說，IPv4有4,294,967,296個(gè)地址，而IPv6有340,282,366,920,938,463,374,607,431,768,211,456個(gè)地址。這是怎樣一個(gè)概念呢?我們可以大概計(jì)算一下地球表面積大約為510,067,866,000,000平方米。在一平方厘米(大約是指甲蓋大小)的面積內(nèi)，我們可以有6.67x1016個(gè)IP地址!所以在短期的時(shí)間內(nèi)，我們應(yīng)該不會(huì)看到IPv6被用盡的尷尬。(不排除在未來計(jì)算機(jī)以分子尺寸出現(xiàn)，那么我們就會(huì)有IPv6耗盡危機(jī)了)

所以，為了解決IPv4地址耗盡危機(jī)，這就是結(jié)論：

[[120481]]

總結(jié)

IPv4地址正在耗盡，而IPv6通過更長(zhǎng)的序列提供了更多的IP地址。IPv4向IPv6的遷移正在發(fā)生。

阻礙遷移的過程的主要在于IPv4和IPv6格式的不兼容性。老的路由器支持IPv4格式的IP包，但它們無法理解IPv6格式的IP包。所以這一遷移過程必然要伴隨者設(shè)備的更新。然而，我們的許多互聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)都是建立在IPv4網(wǎng)絡(luò)上的，不可能一夜之間停止IPv4網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)而整體遷移到IPv6網(wǎng)絡(luò)中。這一遷移過程注定充滿坎坷。