計算機IPV4和IPV6詳解 【知識精講精研】 中職高一信息技術(shù)高教版（2021）課件　

計算機IPV4和IPV6詳解ContentsIPV4和IPV6的地址結(jié)構(gòu)和表示方式IPV4和IPV6的地址類型及區(qū)別IPV4和IPV6的定義和概念I(lǐng)PV4和IPV6的優(yōu)缺點比較分析IPV4向IPV6的過度方案及實施IPV4和IPV6的應(yīng)用場景和發(fā)展前景01IPV4和IPV6的定義和概念DefinitionandconceptofIPv4andIPv6.1.IPV4地址的基本結(jié)構(gòu)和類型：IPV4地址是由32位二進制數(shù)字組成，被分為4組8位二進制數(shù)字，每組數(shù)字都被點分十進制表示。IPV4地址又分為A、B、C、D、E五種類型，不同類型的地址分配方式和可用IP地址數(shù)量也有所差別。2.IPV4地址的限制和問題：IPV4地址數(shù)量有限，最多可以分配42億多個地址，而且大量地址已經(jīng)被分配或被保留用于特殊用途，導(dǎo)致常常出現(xiàn)IP地址緊缺問題。此外，IPV4地址的分配也存在一些問題，如地址的不均勻分布和浪費等。3.IPV6的出現(xiàn)和特點：為了解決IPV4的問題，IPV6被開發(fā)出來。IPV6地址更長，使用128位二進制數(shù)字，可以分配更多的地址，并且采用的地址分配方式更加合理和靈活，具有更好的路由和安全性能。同時，IPV6還具有可擴展性和兼容性，使其能夠更好地適應(yīng)未來的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢。IPV4概念I(lǐng)PV4和IPV6的定義和概念1.IPV6是一個32位的IP地址，能提供更多的IPv4地址，這對于今天爆炸性增長的互聯(lián)網(wǎng)非常重要。2.IPV6規(guī)范化了地址和路由選擇協(xié)議，這為網(wǎng)絡(luò)管理員和用戶提供了更好的控制能力。3.IPV6支持更多的服務(wù)和應(yīng)用程序，例如安全性更強的IPSec，可以更好地保護網(wǎng)絡(luò)安全和用戶隱私。IPV6定義DefinitionofIPv6.一、IPV4地址由32位二進制數(shù)組成，通常以“xxx.xxx.xxx.xxx”的形式呈現(xiàn)。二、IPV4地址共分為5類，分別是A、B、C、D、E類地址，其中A、B、C類地址被用于網(wǎng)絡(luò)中的主機，D、E類地址被保留。三、

每一類IP地址都有其特定的IP地址范圍和子網(wǎng)掩碼。IPV4地址的重要性及問題一、IPV4地址是互聯(lián)網(wǎng)通信的基礎(chǔ)，它是網(wǎng)絡(luò)通信所需的必不可少的標(biāo)識。二、

由于IPV4地址數(shù)量有限，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量爆炸式增長的情況下，IP地址資源緊缺，IP地址用盡的危機不斷出現(xiàn)。三、IPV4地址的限制導(dǎo)致了無法擴展，IPv4協(xié)議不能滿足及時傳輸大量數(shù)據(jù)的需求，因此需要出現(xiàn)新的IP協(xié)議。IPV4地址02IPV4和IPV6的地址結(jié)構(gòu)和表示方式AddressstructureandrepresentationofIPV4andIPV6.IPV4地址結(jié)構(gòu)1.地址轉(zhuǎn)換：由于IPV4地址不足以滿足快速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)需求，引入了地址轉(zhuǎn)換技術(shù)，將私有地址轉(zhuǎn)換為公有地址，從而擴大了可用地址范圍。常用的地址轉(zhuǎn)換技術(shù)有網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）和端口地址轉(zhuǎn)換（PAT）。2.子網(wǎng)劃分：為了更好地管理IPV4地址，將一個網(wǎng)絡(luò)劃分成多個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)都有自己的網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址。采用子網(wǎng)劃分技術(shù)可以減少廣播風(fēng)暴，提高網(wǎng)絡(luò)性能。子網(wǎng)劃分需要考慮網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、主機數(shù)量和安全管理等因素。3.地址分類：根據(jù)IPV4地址的范圍和用途，可以將IPV4地址劃分為A類、B類、C類、D類和E類。其中，A類地址范圍最廣，用于大型企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)；B類地址適用于中型網(wǎng)絡(luò)；C類地址適用于小型網(wǎng)絡(luò)；D類地址用于廣播地址；E類地址保留給未來使用。地址分類可以幫助管理和分配IPV4地址，同時也有利于網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和安全。IPV6地址結(jié)構(gòu)由128位二進制數(shù)字構(gòu)成的地址，它由8組16位的數(shù)字表示，并且使用冒號分隔，每個16位數(shù)字使用四個十六進制數(shù)字表示。這種地址結(jié)構(gòu)的長度比IPV4地址結(jié)構(gòu)長得多，這意味著可以分配更多的地址，從而解決了IPv4地址空間不足的問題。此外，還具有更好的可擴展性和更強的安全性。1.IPV4的地址表示方式包含4個10進制數(shù)，每個數(shù)的范圍在0~255之間，例如：192.168.1.1。這個地址表示了該設(shè)備在局域網(wǎng)中的位置信息。2.IPV4的地址空間約為43億，但由于IP地址的限制和分配方式，導(dǎo)致可用地址數(shù)量嚴(yán)重不足，難以滿足現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)的需求。這也是推廣IPV6的原因之一。3.IPV4地址的分類可分為A、B、C、D、E五類，不同分類的地址段擁有不同的地址數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)范圍，例如A類地址擁有超過16百萬個地址，適用于大型互聯(lián)網(wǎng)公司和大型機構(gòu)的使用。IPV4表示方式03IPV4和IPV6的地址類型及區(qū)別AddresstypesanddifferencesbetweenIPV4andIPV6.IPv4和IPv6概述IPv4地址類型IPv6地址類型IPv6地址單播地址多播地址公網(wǎng)IP地址私網(wǎng)IP地址靜態(tài)IP地址IPv4IPv6IP地址地址長度安全可靠應(yīng)用場景IPV4和IPV6的地址類型及區(qū)別04IPV4和IPV6的優(yōu)缺點比較分析ComparisonandanalysisofadvantagesanddisadvantagesbetweenIPV4andIPV6.IPv4短小精悍易擴展另一個重要的特點是其地址空間的大小。IPv4地址使用32位二進制表示，地址空間大小為2^32，即約43億個地址。盡管在IPv4誕生的時候，這個地址空間看起來是足夠的，但隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，越來越多的設(shè)備需要分配IP地址，IPv4的地址空間顯得越來越狹窄。這就迫使人們不得不尋找一種更大的地址空間來滿足需求，也就是IPv6。IPv6擁有更高的安全性，主要原因是其引入了IPSec協(xié)議，該協(xié)議可以確保網(wǎng)絡(luò)通訊的機密性、完整性和可靠性。與IPv4相比，IPv6的頭部也變得更加簡潔，減少了一些被攻擊的風(fēng)險，同時IPv6地址的分配方式也更加安全，使得網(wǎng)絡(luò)的管理更加方便和可控。IPv6不易被攻擊更安全IPV4和IPV6的優(yōu)缺點比較分析1. IPv4地址耗盡：IPv4使用32位地址，最多能夠支持42億個IP地址，而這已經(jīng)無法滿足當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)的需求。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備的數(shù)量急速增長，IPv4地址的不足限制了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。IPv6采用128位地址，最多能夠支持3.4×10^38個IP地址，可以為未來互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供足夠的地址空間。2. 網(wǎng)絡(luò)管理困難：IPv4地址的不足還導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)管理變得復(fù)雜和困難，因為許多公司和組織需要共享有限的IP地址。特別是在互聯(lián)網(wǎng)用戶需求大幅增長的情況下，網(wǎng)關(guān)和路由器必須執(zhí)行額外的任務(wù)，以便在各種互聯(lián)網(wǎng)資源之間共享IP。但是，IPv6不僅提供了更多的地址，還提高了網(wǎng)絡(luò)配置的靈活性和安全性，使網(wǎng)絡(luò)管理變得更加簡單和高效。IPv4地址不足限制發(fā)展ThelimitationofinadequateIPv4addressesrestrictsdevelopment.05IPV4向IPV6的過度方案及實施ThetransitionplanandimplementationfromIPV4toIPV6.協(xié)議兼容性方案為了在IPv4向IPv6過渡過程中確保網(wǎng)絡(luò)通信的順暢和平穩(wěn)。其中，IPv4和IPv6之間的兼容性方案主要包括隧道技術(shù)、雙協(xié)議棧和轉(zhuǎn)換技術(shù)。隧道技術(shù)通過將IPv6數(shù)據(jù)包封裝在IPv4數(shù)據(jù)包中，實現(xiàn)IPv6數(shù)據(jù)在IPv4網(wǎng)絡(luò)中傳輸；雙協(xié)議棧則是在IPv4和IPv6之間同時支持兩種協(xié)議，即保留了IPv4的兼容性，又支持IPv6的新特性；而轉(zhuǎn)換技術(shù)則是將IPv6數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為IPv4數(shù)據(jù)包或反之，實現(xiàn)在不同協(xié)議之間的互通。通過這些實現(xiàn)，IPv4和IPv6之間可以實現(xiàn)無縫轉(zhuǎn)換，并在網(wǎng)絡(luò)通信中保持穩(wěn)定和連續(xù)，確保用戶的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。雙棧策略實施指同時實現(xiàn)IPv4和IPv6協(xié)議，以逐步過渡到IPv6網(wǎng)絡(luò)的過程。具體來說，可以從以下兩個方面進行深入探討：1.搭建雙棧網(wǎng)絡(luò)環(huán)境在實施雙棧策略時，需要先搭建一個同時支持IPv4和IPv6協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，將現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡(luò)和新的IPv6網(wǎng)絡(luò)連接起來。需要掌握IPv6的基礎(chǔ)知識，理解IPv6的地址分配、路由、鄰居發(fā)現(xiàn)等機制，以及IPv4和IPv6之間的轉(zhuǎn)換技術(shù)，例如雙棧轉(zhuǎn)換、隧道技術(shù)等。2.實現(xiàn)雙棧網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用同時支持IPv4和IPv6的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境還需要開發(fā)出適配雙協(xié)議的應(yīng)用程序。在應(yīng)用程序設(shè)計中，需要考慮IPv4和IPv6的數(shù)據(jù)包格式差異、地址表示方式、訪問控制等問題。同時，需要在應(yīng)用層加入轉(zhuǎn)換技術(shù)，確保IPv4應(yīng)用程序能夠與IPv6應(yīng)用程序進行通信。通過以上兩個方面的探討，我們可以更全面地了解雙棧策略實施的具體實現(xiàn)方法，幫助網(wǎng)絡(luò)管理員和工程師更好地應(yīng)對IPv4和IPv6混用的問題，在完成IPv6過渡的同時保障網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定和安全。IPV4向IPV6的過度方案及實施雙協(xié)議棧支持是指在過渡期間同時支持IPv4和IPv6協(xié)議棧，以保證網(wǎng)絡(luò)的連通性。雙協(xié)議棧的實現(xiàn)可以通過在操作系統(tǒng)內(nèi)核中實現(xiàn)IPv6協(xié)議棧并通過IPv4轉(zhuǎn)換機制在IPv4和IPv6之間進行交互，同時也可以在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中實現(xiàn)雙協(xié)議棧支持。IPv6隧道技術(shù)IPv6隧道技術(shù)是一種將IPv6數(shù)據(jù)包封裝在IPv4數(shù)據(jù)包中進行傳輸?shù)募夹g(shù)，以實現(xiàn)IPv6和IPv4之間的互通。在IPv6隧道技術(shù)中，IPv6數(shù)據(jù)包會被封裝在IPv4數(shù)據(jù)包的payload中，然后在IPv4網(wǎng)絡(luò)中進行傳輸，當(dāng)IPv4數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地后，再將IPv6數(shù)據(jù)包解封裝，最終到達(dá)IPv6目的地。IPv6隧道技術(shù)實現(xiàn)了IPv4和IPv6的互通，可以作為過渡期間的一種解決方案。漸進式遷移方案Progressivemigrationplan.06IPV4和IPV6的應(yīng)用場景和發(fā)展前景ApplicationscenariosanddevelopmentprospectsofIPv4andIPv6.1.互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的通信：IPV4是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的基礎(chǔ)，支撐著全球數(shù)以億計的終端設(shè)備之間的通信。通過IPV4，可以實現(xiàn)電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽、文件傳輸、網(wǎng)絡(luò)游戲和實時視頻等各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。2.企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信：在企業(yè)內(nèi)部，也需要通過IPV4實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。員工使用電腦進行辦公、交流和共享資源，通過IPV4可以實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)的通信和連接外網(wǎng)的功能。此外，許多企業(yè)還會使用IPV4實現(xiàn)遠(yuǎn)程桌面連接、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)等功能來實現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公和數(shù)據(jù)安全傳輸。IPV4應(yīng)用場景IPV4發(fā)展前景1.IPV4地址空間短缺：隨著計算機和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的普及，IPV4地址空間已經(jīng)逐漸不足以支持現(xiàn)有和未來的設(shè)備數(shù)量和需求。這種短缺限制了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和創(chuàng)新，也增加了網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險。因此，IPV6已經(jīng)成為未來互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢，可提供更大的地址空間和更好的網(wǎng)絡(luò)性能。2.IP