什么是 IPv4？有关 IPv4 的所有信息都是必须了解的

IPv4 是当今使用最广泛的互联网协议 (IP) 的第一个版本，在连接全球设备方面发挥着极其重要的作用。本文将从基本概念、它的工作原理以及为什么尽管出现了 IPv6，但 IPv4 仍然是网络基础设施中不可或缺的一部分，向您概述 IPv4。现在就和 Hidemyacc 一起探索吧！

1.什么是IPv4？

IPv4 （Internet Protocol Version 4）是属于Internet协议第四版的网络协议，由美国国防部在MIL-STD-1777标准中标准化。这是第一个在全球广泛部署的IP版本，至今仍在全球网络系统中发挥着重要作用。

IPv4 在分组交换模型下运行，专注于数据传输，而不保证分组顺序或分组到达目的地的准确性。然而，IPv4 具有通过随附的测试数据包检查数据完整性的机制。

地址 IPv4 是一个32位的字符串，分为4组数字（八位字节），每组有8位，用点分隔。例如，地址“172.16.254.1”是一个有效的IPv4地址，每组数字的范围是0到255。该地址帮助互联网上的设备相互识别和通信。

2. IPv4 地址有几类？

IPv4 分为许多不同的地址类别，以更有效地管理 IP 地址空间，包括：A、B、C、D 和 E。每个类别都有单独的功能和范围。

• A类：用于大型网络。

• B类：适用于大中型网络。

• C类：用于小型网络。

• D类：用于多播通信。

• E 类：用于测试和备份目的。

2.1 A类

A 类使用第一个八位字节作为网络部分，其余三个八位字节作为主机部分。 A类地址的第一位为0，地址范围为1.0.0.0到126.0.0.0。网络 127.0.0.0 用于环回目的（将数据发送到发送机器本身）。每个 A 类网络能够包含 2^24 - 2 台主机。

2.2 B类

B 类使用前两个八位字节作为网络部分，最后两个八位字节作为主机部分。 B 类地址始终以两位 10 开头，范围从 128.0.0.0 到 191.255.0.0。 B 类支持每个网络 2^16 - 2 个主机。

2.3 C类

C 类使用前三个八位字节作为网络部分，最后一个八位字节作为主机部分。 C类地址以三位110开始，地址范围为192.0.0.0到223.255.255.0。每个C类网络可以支持2^8-2个主机。

2.4 D类

D 类地址范围从 224.0.0.0 到 239.255.255.255，用于多播通信。例如，RIPv2 协议的地址 224.0.0.9。

2.5 E级

E 类从 240.0.0.0 开始，通常保留用于备份目的或用于测试。

3. IPv4 的工作原理

了解它是如何工作的 IPv4 帮助您更有效、更安全地管理网络。具体来说，IPv4按照以下步骤工作：

• 数据被分成小数据包，每个数据包包含一个标头，标头包括源IP地址、目标IP地址和其他控制信息。

• 数据包根据当前的 IP 地址在网络内移动 标头。

• 这 路由器 根据 IP 地址路由数据包，确保它们被传送到正确的目的地。

4. IPv4地址的优缺点

IPv4 是当今最流行的网络协议之一，在全球范围内广泛使用。然而，除了其突出的优点之外，IPv4也有一些需要考虑的局限性。

4.1 优点

• 数据传输不需要事先连接：IPv4 具有无连接特性，允许在不先与目标设备建立连接的情况下发送数据。这在遇到传输问题时可以灵活地路由数据包。

• 创建跨多个设备的虚拟通信：IPv4有助于在设备之间构建简单的虚拟通信层，支持轻松的网络连接和通信。

• 节省内存，容易记住：IPv4的32位地址比IPv6更节省内存，而且用点分隔的十进制地址也更容易记忆和管理。

• 支持多种设备：IPv4 部署在数百万台设备上，确保跨多个操作系统、设备和应用程序的兼容性和支持。

• 支持视频库和会议：IPv4提供视频传输和在线会议能力，支持会议、电话会议、直播等。

4.2 缺点

• 复杂的路由结构：IPv4采用复杂的路由结构，要求路由器维护庞大的路由信息​​表，消耗大量的内存资源。

• 地址空间不足：由于IPv4的地址空间只有32位，因此只能容纳约43亿个地址，这导致IP地址稀缺，尤其是B类地址。

• 缺乏安全集成： IPv4 没有内置的安全功能。安全通常在应用层执行，IPSec 等安全解决方案主要关注网络之间的流量，而不是服务器之间的流量。这推动了 IPv6 的发展，以克服安全限制。

5. 使用 IPv4 时的注意事项

了解清楚地址后 IPv4 和网络层，以下是使用该协议时需要注意的一些要点：

• A、B 和 C 类 IPv4 地址通常用于分配给网络中的主机设备。

• 您应该检查 IPv4 地址的第一个八位字节以确定它属于哪个类别。如果第一个八位字节在 1 到 126 之间，则该地址为 A 类。如果该八位字节在 128 到 191 之间，则该地址为 B 类。范围为 192 到 223 时，该地址为 C 类。地址为 224 到 239 时为 C 类。属于 D 类，最后，八位位组 240 到 255 的地址属于 E 类。

6. IPv4和IPv6的区别

IPv4 和 IPv6 结构和功能上有明显差异。从用户的角度来看，有以下三个要点：

7. IPv4的一些常见问题

在本节中，Hidemyacc 将回答一些相关的常见问题 IPv4，从地址耗尽到根本原因 IPv4 和 IPv6 仍然需要并行使用。此信息将帮助您更好地了解 IPv4 在不断发展的互联网环境中面临的差异和挑战。

7.1 IPv4地址是否已用完？

自 20 世纪 90 年代以来，IPv4 地址变得稀缺。为了解决这个问题，互联网工程任务组 (IETF) 于 1994 年开发并部署了 IPv6。

7.2 每个IPv4地址组有多少位？

IPv4 地址的每个部分（称为八位字节）由 8 位组成。 IPv4 分为四个八位位组，每个地址总共有 32 位。八位位组表示为十进制数并用句点（“.”）分隔。例如：192.168.1.1。

7.3 为什么不完全改用IPv6？

完全过渡到 IPv6 将是一个漫长的过程，可能持续数十年。由于IPv4技术仍在使用、迁移成本较高等问题，短时间内全面迁移难度较大。

7.4 如何解决IPv4地址短缺问题

为了解决IPv4地址短缺的问题，有以下几种解决方案：

• 子网划分： 将网络划分为更小的子网以优化地址使用。

• CIDR（无类域间路由）： 灵活划分和管理网络地址，有助于节省IPv4地址。

• VLSM（可变长度子网掩码）： 允许使用不同长度的掩码划分子网，以充分利用 IP 地址。

• NAT（网络地址转换）： 该技术允许在私有和公共IP地址之间切换，增加了内部网络中可使用的IP地址数量。

7.5 为什么需要IPv4和IPv6两个版本？

两者的存在 IPv4 和 IPv6 是必要的，因为：

• IPv4已成为广泛部署的流行标准，但其地址空间已耗尽且有限。

• IPv6 的开发是为了通过提供更大的地址空间（128 位）并支持安全性和高效路由等许多高级功能来解决地址耗尽问题。

• 尽管IPv6有很多优点，但IPv4仍然被广泛使用。因此，在互联网的发展过程中，需要从IPv4逐步过渡到IPv6，以保证两个版本之间的兼容性和连通性。

IPv4 尽管它已经存在了很长一段时间，但它仍然在构建和维护全球网络连接方面发挥着重要作用。鉴于其特点和局限性，了解 IPv4 不仅可以帮助您更深入地了解网络的工作原理，还可以为您过渡到 IPv6 等新技术做好准备。通过掌握 IPv4 的基础知识，您可以轻松管理和优化您的网络。如果您有任何疑问，请立即联系 Hidemyacc 寻求建议。