网络工程师必学知识：2、IPv4和IPv6地址划分

1.概述：

网络通信过程和我们邮寄快递类似，通信双方都有一个地址，在网络种这个地址就是IP（Internet Protocol Address）。
下面我就来说说这个IP地址。IP地址分为IPv4地址和IPv6地址。IPv6是IPv4的升级。IPv4的公网地址目前已经分配完毕。IPv4的分配组织叫：互联网协会(Internet Assigned Numbers Authority,简称IANA)。

2.IPv4：

地址划分：有类划分，无类划分。

有类：有类别。
无类：无类别，VLSM。

一、有类划分：分为5类。ABCDE，掩码分别位8、16、24、28、27

每个ip地址占4Byte（32bit）。格式为：x.x.x.x。x表示1Byte(8bit)。一般分为三部分：类别+网络号+主机号。类别是固定不变的。第一个主机号是网络地址，最后一个主机号是广播地址。as show below：

取值范围：出类别bit不变，其他bit都从0到255取值。

A: 0 0000000 00000000 00000000 00000000-0 1111111-1111111-1111111-11111111（0.0.0.0-127.255.255.255）单播
B: 10 000000 00000000 00000000 00000000-10 111111-1111111-1111111-11111111（128.0.0.0-192.255.255.255）单播
C: 110 00000 00000000 00000000 00000000-110 11111-1111111-1111111-11111111（192.0.0.0-223.255.255.255）单播
D: 1110 0000 00000000 00000000 00000000-1110 1111-1111111-1111111-11111111（224.0.0.0-239.255.255.255）组播
E: 11110 000 00000000 00000000 00000000-1111 1111-1111111-1111111-11111111（240.0.0.0-255.255.255.255）保留

私有地址：是不能在公网上使用的地址。

补充：公网可以理解为公开在全世界的网络。我们从运营商购买的宽带实际上是私网地址。经过运营商技术处理（NAT）可以实现上网。但是我们不能被公网上的地址直接访问，除非运营商使用技术处理（NAT server）。

A: 10.0.0.0-10.255.255.255
B: 172.16.0.0 -172.32.255.255
C: 192.168.0.0-192.168.255.255
D: 无
E: 无

特殊地址:

网络地址：主机号全为0

广播地址：主机号全为1

组播地址：D类就是组播地址

可以实现组播功能，可以理解为在一个组内广播。

二、无类划分VLSM（Variable Length Subnet Mask，可变长度子网掩码）

在我使用有类划分的IPv4的过程中，A类地址一个类的掩码是8位。所以主机就占24位。主机地址就有2^24个，太多了，浪费地址。
所以要用到VLSM。它可以把网络号扩大，主机号缩小，使主机地址控制在我们需要的范围，以节约ip地址。

三、获取方式：手动和DHCP

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）

3.IPv6：

不分ABCDE类。根据掩码确定范围，类似ipv4的VSLM，每个IP占44=16Byte(324=128bit)，

三种表示方法：

一、冒分十六进制表示法。such as：ABCD:EF01:0000:6789:ABCD:EF01:2345:6789
二、0位压缩表示法。只压缩紧跟冒号后面的0。such as：ABCD:EF01::6789:ABCD:EF01:2345:6789
三、内嵌IPv4地址表示法。前面96Byte按照冒分十六进制和0位压缩法标识，后面32Byte按照IPv4格式表示。such as：ABCD:EF01::6789:ABCD:EF01:192.168.1.1

三种地址类型：

一、单播地址：

1）、未指定地址::，常被用做尝试验证暂定地址唯一性数据包的源地址，并且永远不会指派给某个接口或被用做目标地址。
2）、环回地址：::1 等价IPv4的127.0.0.1，可以用它来测试协议栈。
3）、链路本地地址：仅用于单个链路。1111 1110 10（FE80::/10）
4）、唯一本地地址：本地全局，类似IPv4的私网地址，组织内使用，不能被internet路由。范围限制为组织的边界。1111 110（FE00::/7）
5）、全局单播地址：除了（::、::1、1111 1110 10、1111 110、1111 1111、）

二、组播地址：数据发给这个组里面的所有被标识该组的接口。

格式为：1111 1111（FE00::/8）

三、任意播地址：数据只发给最近的一个被标识为该组的接口。

从单播地址空间中进行分配，使用单播地址的格式。最近接口定义的根据是因为路由距离最近。

获取方式：无状态地址自动配置协议（SLAAC）和DHCPv6

SLAAC（Stateless address autoconfiguration，无状态地址自动配置）：
无状态地址自动配置的核心是不需要额外的DHCP服务器管理地址状态，主机可自行计算地址进行地址自动配置，包括4个基本步骤：

1. 链路本地地址配置。主机计算本地地址。
2. 重复地址检测，确定当前地址唯一。
3. 全局前缀获取，主机计算全局地址。
4. 前缀重新编址，主机改变全局地址。
   DHCPv6(Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6，IPv6动态主机配置协议)：原理同DHCPv4

4.总结：

目前使用的最多还是IPv4，但是将来IPv6一定会成主流。我个人觉得IPv6比ipv4好，因为使用0位压缩法表示，配置起来更方便，对应从ipv4学到ipv6的同学来说，需要熟虑一下。