在这篇IPv4与IPv6比较文章中，你将看到：
- IP的定义
- 什么是IPv4
- 什么是IPv6
- IPv4和IPv6的共同点
- 我们为何转向IPv6
- IPv6相较于IPv4的优势
- 为何IPv6尚未完全普及
让我们开始吧！
什么是互联网协议（IP）？
互联网协议，简称IP，是互联网核心的通信协议，它使数据包可以在网络之间传输。它规定了一组规则，决定了数据包在网络设备之间应如何寻址、路由和传输。简而言之，IP帮助数据包从源设备（发送方）传输到目标设备（接收方），跨越一个或多个网络。
当计算机尝试通过网络传输信息时，它会将数据拆分成称为数据包的小单元。这些数据包是信息的基本载体。为了确保它们被传送到正确的目的地，每个数据包都包含与IP相关的信息。
每个连接到网络的设备都有一个唯一的数字标签，称为IP地址。它可以唯一标识网络上的每个设备。IP协议通过使用IP地址成功地管理数据包从一个设备到另一个设备，直至到达目的地。
如果你想查找你的公网IP，可以访问如What’s My IP Address等网站。这些工具会显示你的IP地址以及你的大致位置（除非你在使用代理服务器来保护你的IP）。
正如你即将了解的，在我们比较IPv4与IPv6时，你需要知道不同版本的IP。
什么是IPv4？
IPv4，即互联网协议版本4，是互联网协议的第四个版本。尽管其编号顺序较后，但IPv4 IP实际上是第一个在大规模网络中实现和使用的IP版本，始于1982年。
至今，IPv4仍然是识别网络设备的最广泛认可和采用的IP版本。它的长寿和普及是由于其在互联网发展的几十年中取得的有效性和广泛采用。
以下是一个示例IPv4地址：
192.168.0.1
如你所见，IPv4地址由一系列四个数字组成，每个数字在0到255之间，由点分隔。每个数字代表一个八位字节，即8位，总共32位。这32位的二进制序列作为连接到网络的设备的唯一标识符。
如果你想了解更多关于IPv4的工作原理，请查看什么是IPv4的专门指南。
什么是IPv6？
IPv6，即互联网协议版本6，是互联网协议的最新版本。与其前身一样，IPv6也是一种在网络中识别和路由流量的方法。
由互联网工程任务组（IETF）开发，IPv6旨在取代IPv4。特别是，IPv6是为了应对IPv4的一些主要挑战和限制而诞生的。1998年12月，IPv6在IETF中获得了草案标准的地位，但直到2017年才达到互联网标准的地位。
以下是一个示例IPv6地址：
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
如你所见，IPv6地址由一系列八个16位的十六进制值组成，用冒号分隔。这种格式允许总共128位，比IPv4地址的32位格式大得多。
想了解更多关于IPv6的细节，请查看完整的文章什么是IPv6。
IPv4与IPv6的相似之处
IPv4和IPv6是同一协议的不同版本。因此，它们具有以下关键方面：
- 两者都用于唯一识别连接到网络的设备。
- 两者都用于在网络之间路由数据包。
- 两者的IP地址都是二进制数。
- 两者都支持手动地址分配。
- 两者都具有错误检查和数据包分段机制，以确保可靠的数据传输。
- 两者都具有广播和组播功能。
- 两者都支持VLSM（可变长度子网掩码）。
请注意，IPv4和IPv6可以在同一网络基础设施中共存。这通过双栈实现和隧道协议等机制来实现。
为什么需要新的IP版本？
现在你知道了IPv4和IPv6是两个有相同目标的协议。考虑到数以百万计的设备使用IPv4，你可能会疑问为什么我们需要一个新的IP版本。换句话说，为什么会有IPv6？在深入了解IPv4与IPv6比较之前，我们必须找到这个问题的答案。
定义新标准以取代IPv4的主要原因是地址耗尽。32位的IPv4地址空间提供了约43亿（2^32）个唯一地址。这个数字看似很大，但随着连接到互联网的设备数量的指数增长，这个地址空间已经枯竭。另一方面，IPv6具有128位的地址空间。这意味着2^128，或约3.4*10^38个地址，实际上提供了无限的唯一地址可用性。
IPv6是一个基于多年来的经验教训改进的版本。总体而言，IPv6被设计为一个前瞻性的解决方案，能够支持新兴的网络技术和范式。这包括物联网（IoT）、5G网络和云计算。其强大的寻址方案、提高的路由效率和内置的安全特性使其适用于现代数字生态系统的多样化需求。
那么，IPv4还是IPv6？看看为什么IPv6可能更好！
IPv6相较于IPv4的优势
除了解决IPv4地址短缺这一根本优势外，IPv6还具有一些关键改进。探索它们！
没有地域限制
IPv4创建时，50%的地址保留给了美国。IPv6解决了这个问题，其地址空间将对所有人开放，不偏向世界上任何特定地区。
端到端连接
为克服IPv4的有限地址空间，IPv6依赖于网络地址转换（NAT）技术。该系统允许私人网络中的多个设备共享单个公共IP地址进行互联网访问。
IPv6更广的地址空间消除了NAT的需求，这只会增加复杂性。使用IPv6，每个设备都可以拥有自己的唯一IP地址。这促进了互联网设备之间的直接通信，提高了网络效率和透明度。
无状态地址自动配置
IPv6相较于IPv4的一大改进是无状态自动配置。这一特性简化了设备分配IP地址的过程，不再需要中心服务器。设备可以使用网络前缀信息和它们独特的MAC地址的组合来独立生成自己的IP地址。由于每个设备的MAC地址是唯一的，这种方法确保了全球唯一的IP地址，无需手动配置或DHCP服务器。
更高效的路由和网络管理
IPv6引入了一种简化的寻址结构，以便更精简的网络管理 。与IPv4不同，IPv6头是固定长度的。这简化了数据包处理，减少了开销，并有助于加快路由和转发过程。
此外，IPv6的分层寻址方案允许更高效的路由和地址前缀聚合。IPv4的分层寻址在很大程度上依赖于子网划分，这可能导致复杂的路由表和地址空间的低效使用。相比之下，优化的IPv6分层寻址系统导致了更简洁和可预测的路由表。
增强的安全性
IPv6在协议中内置了安全特性，包括IPsec，它提供了数据包的端到端加密、认证和完整性保护。IPsec的好处包括增强的隐私性和提高的网络安全性。
通过在协议级别整合安全性，IPv6减轻了IPv4网络中的漏洞，并确保了更高水平的保护，抵御许多安全威胁。
增强的服务质量
与IPv4相比，IPv6具有内置的特性，可改善服务质量（QoS）。这些特性包括流标签和流量优先级，使IPv6在处理网络流量方面更加高效。IPv6提供的QoS改进有助于用户获得更好的体验，特别是在IPv6与IPv4比较时。
为何IPv6尚未如此普及？
IPv6似乎比IPv4更现代和高效。那么，为什么我们在文章开头提到IPv4仍然是最广泛认可和采用的IP版本呢？这里有两个很好的原因：
- IPv6的优势对普通用户并不明显：虽然技术爱好者可能喜欢IPv6，但IPv4仍然足够好。通常，公司难以证明对新技术的投资是合理的，尤其是当客户没有直接感受到或显著价值时。虽然IP地址池的扩展对于长期可扩展性至关重要，但其效果可能不会在IPv4地址耗尽前被感知。因此，IPv6普及的紧迫性并未被所有利益相关者感受到。
- IPv6与IPv4不直接兼容：如果一个网站运行在IPv6上，但你的设备和ISP仅支持IPv4，你可能会遇到连接问题。尽管现代路由器和设备通常支持IPv6，全球过渡需要更新所有设备和操作系统。此外，在过渡期间保持两种协议的兼容性会增加额外成本。
如你所见，IPv4与IPv6的辩论比预期的要复杂得多。
最终的IPv4与IPv6比较
IPv4与IPv6的一些最显著的差异是：
- IPv4仍然是最广泛采用的IP协议版本。
- IPv6具有128位地址空间，而IPv4为32位。
- IPv6地址比IPv4地址长得多，这意味着IPv6地址更难记住。
- IPv6包含内置的QoS。
- IPv6具有IPsec。
- IPv6具有更长的固定长度的数据包头。
- IPv6消除了NAT系统的需求，消除了子网划分问题。
- 多播是IPv6的基本规范的一部分，而在IPv4中是可选的。
- IPv6比IPv4具有更多的特性，导致更复杂的配置。
要立即比较，请查看下面的IPv4与IPv6比较表：
| IPv4 | IPv6 | |
| IP地址 | 4个0到255之间的数字，由点分隔（例如，127.0.0.1） | 8个十六进制值，由冒号分隔（例如，2001:db8:3333:4444:5555:6666:7777:8888） |
| IP地址长度 | 32位 | 128位 |
| IP地址数量 | 43亿 | 340亿亿亿亿 |
| 头长度 | 从20到60字节 | 40字节 |
| 地址类型 | 单播、多播、广播 | 单播、多播、任播 |
| 本地地址管理 | 地址解析协议（ARP） | 邻居发现协议（NDP） |
| 地址配置 | 手动或通过DHCP | 手动、SLAAC、DHCPv6 |
| 安全性 | 取决于各个应用程序 | 基于IPsec |
| 加密和认证 | 不提供 | 提供 |
| 分段 | 由发送方和转发路由器进行 | 仅由发送方进行 |
| 数据流标识 | 不可用 | 可用 |
| 校验和字段 | 可用 | 不可用 |
| VLSM支持 | 可用 | 可用 |
结论
在这篇文章中，你了解了IPv4和IPv6是什么，它们的共同点以及它们的不同之处。详细了解了IPv4和IPv6是两种互联网协议版本。IPv4已经存在了40多年，仍然是最广泛采用的，但IPv6承诺引入许多优势和改进。
无论你使用哪种IP协议，你的公网IP都会提供有关你是谁和你居住地点的信息。有多种方式可以隐藏你的IP地址，最有效的方式是使用代理服务器来实现更高的安全性和隐私性。
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常见问题
哪个更受欢迎，IPv4还是IPv6？
截至本文撰写时，IPv4仍然是最广泛使用的互联网协议版本。同时，数据在变化，IPv6的普及率正在增加。
Google维护着有关IPv6可用性的公共统计数据，你可以在其官方网站上跟踪IPv6的普及情况。
IPv4和IPv6有多少地址？
IPv4支持约43亿个地址，而IPv6提供340万亿个地址。
IPv4与IPv6速度比较，谁赢了？
由于IPv6尚未全球普及，因此在IPv4与IPv6速度比较中没有明确的赢家。没有明确的答案，因为可能没有足够的数据支持基准。由于没有NAT、路由和数据包处理更快，IPv6应该比IPv4更快。
我应该使用IPv4还是IPv6？
选择使用IPv4或IPv6取决于各种因素，如网络需求、兼容性和可扩展性需求。IPv4仍然在网络中广泛使用和支持，但整个互联网将逐渐向IPv6过渡。通常，浏览器会检查网站是否支持IPv6。如果不支持，它们会通过IPv4发送请求。因此，使用IPv6不会排除IPv4。
我在使用IPv4还是IPv6？
要确定你在使用IPv4还是IPv6，可以检查你的网络设置或使用在线工具如What Is My IP Address。此外，在Windows上运行ipconfig命令或在类Unix系统上运行ifconfig命令可以显示你的IP地址，并指示它是IPv4还是IPv6地址。
如果你的代理提供商不支持IPv6有关系吗？
如果你的代理提供商不支持IPv6，可能会限制你访问仅支持IPv6的网站。然而，访问IPv4内容应该没有问题，因为大多数网站仍然支持该协议。如果你需要处理启用IPv6的服务或希望未来连接无忧，选择支持所有类型IP的代理提供商，如Bright Data。
