IP地址系列知识------IPv4地址和IPv6地址

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Internet依靠TCP/IP协议，在全球范围内实现不同硬件结构、不同操作系统、不同网络系统的互联。在Internet上，每一个节点都依靠惟一的IP地址互相区分和相互联系。每个IP地址都包含两部分：网络ID和主机ID，网络ID标识在同一个物理网络上的所有宿主机，主机ID标识该物理网络上的每一个宿主机，于是整个Internet上的每台计算机都依靠各自惟一的IP地址来标识。IP地址构成了整个Internet的基础，从网络的层次结构考虑，一个IP地址必须指明两点：1）属于哪个网络，2）是这个网络中的哪台主机，于是，IP地址的格式为：网络号、主机号。
下面我简要说明一下现行的IPv4地址和正在推行的IPv6地址的相关基础知识。
1、IPv4地址
目前因特网使用的地址都是IPv4地址，32比特，通常用4个点分十进制数表示。为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，IP的设计者将IP地址空间划分为几个不同的地址类别，地址类别的划分就针对于不同大小规模的网络。
Ａ类网：网络号为1个字节，定义最高比特为０，余下７比特为网络号，主机号则有24比特编址。用于超大型的网络，每个网络有16777216（224）台主机（边缘号码如全“0”或全“1”的主机有特殊含义，这里没有考虑）。全世界总共有128（27）个Ａ类网络，早已被瓜分完了。
Ｂ类网：网络号为2字节，定义最高比特为10，余下14比特为网络号，主机号则可有16比特编址。Ｂ类网是中型规模的网络，总共有16384（214）个网络，每个网络有65536（216）台主机（同样忽略边缘号码），也已经被瓜分完了。
Ｃ类网：网络号为3字节，定义最高三比特为110，余下21比特为网络号，主机号仅有8比特编址。Ｃ类地址适用的就是较小规模的网络了，总共有2097152（221）个网络号码，每个网络有256（28）台主机（同样忽略边缘号码）。
Ｄ类网：不分网络号和主机号，定义最高四比特为1110，表示一个多播地址，即多目的地传输，可用来识别一组主机。
如何识别一个IP地址的属性？只需从点分法的最左一个十进制数就可以判断其归属。例如，1～126属Ａ类地址，128～191属Ｂ类地址，192～223属Ｃ类地址，224～239属Ｄ类地址。除了以上四类地址外，还有Ｅ类地址，但暂未使用。
对于因特网IP地址中有特定的专用地址不作分配：
（1）主机地址全为“0”。不论哪一类网络，主机地址全为“0”表示指向本网，常用在路由表中。
（2）主机地址全为“1”。主机地址全为“1”表示广播地址，向特定的所在网上的所有主机发送数据包。
（3）四字节32比特全为“1”。若IP地址４字节32比特全为“1”，表示仅在本网内进行广播发送。
（4）网络号127。TCP/IP协议规定网络号127不可用于任何网络。其中有一个特别地址：127．0．0．1称之为回送地址（Loopback），它将信息通过自身的接口发送后返回，可用来测试端口状态。
2、IPv6地址
IPv6地址的长度为128位，也就是说可以有2的128次方的IP地址，相当于10的后面有38个零；如此庞大的地址空间，足以保证地球上每个人拥有一个或多个IP地址。
（1）IPv6地址类型
在RFC1884中指出了三种类型的IPv6地址，他们分别占用不同的地址空间：
* 单点传送：这种类型的地址是单个接口的地址。发送到一个单点传送地址的信息包只会送到地址为这个地址的接口。
* 任意点传送：这种类型的地址是一组接口的地址，发送到一个任意点传送地址的信息包只会发送到这组地址中的一个（根据路由距离的远近来选择）
* 多点传送：这种类型的地址是一组接口的地址，发送到一个多点传送地址的信息包会发送到属于这个组的全部接口。
（2）IPv6地址表示
对于128位的IPv6地址，考虑到IPv6地址的长度是原来的四倍，RFC1884规定的标准语法建议把IPv6地址的128位（16个字节）写成8个16位的无符号整数，每个整数用四个十六进制位表示，这些数之间用冒号（：）分开，例如：3ffe:3201:1401:1:280:c8ff:fe4d:db39
希望手工管理IPv6地址的难度太大了，DHCP和DNS的必要性在这里显得更加明显。为了简化IPv6的地址表示，只要保证数值不变，就可以将前面的0省略。
比如：1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A
可以简写为：1080:0:0:0:8:800:200C:417A
另外，还规定可以用符号::表示一系列的0。那么上面的地址又可以简化为：1080::8:800:200C:417A
IPv6地址的前缀（FP, Format Prefix）的表示和IPv4地址前缀在CIDR中的表示方法类似。比如 0020:0250:f002::/48表示一个前缀为48位的网络地址空间。
（3）IPv6地址分配
RFC1881规定，IPv6地址空间的管理必须符合Internet团体的利益，必须是通过一个中心权威机构来分配。目前这个权威机构就是IANA（Internet Assigned Numbers Authority，Internet分配号码权威机构）。 IANA会根据IAB（Internet Architecture Board）和IEGS的建议来进行IPv6地址的分配。
目前IANA已经委派以下三个地方组织来执行IPv6地址分配的任务：
* 欧洲的RIPE-NCC（www.ripe.net）
* 北美的INTERNIC（www.internic.net）
* 亚太平洋地区的APNIC（www.apnic.net）