孙亚诺

摘要：近年来，随着计算机及网络技术的发展，多媒体应用已经成为信息传播领域研究热点。本文基于IPv4现存意义及如何向Ipv6过渡这一现状展开深入分析。

关键字：Ipv4，Ipv6，互联网技术

Ipv4，Internet Protocol version，即网际协议版本4，也被称为互联网通信协议第四版，作为互联网的核心，Ipv4具有举足轻重的地位。随着信息技术的发展，人们对信息传输速率，和网络性能要求也越来越高，如何向Ipv6过渡是一个亟待解决的问题。简单来说，在互联网上，Ipv4/6地址就是找到你的方式，等于线下的住址一般。

一、IPv4现状

IPv4由32位，也就是4字节的地址作为其使用地址。在1981年被初次提到时，互联网并不发达，对地址的使用量，需求都是一个较低的水平。43亿的总地址空间显得尤为庞大。进入21世纪以来，网络飞速发展，信息量呈指数式爆炸增长，43亿的庞大数字也于2019年消耗殆尽，所有IPv4地址被分配一空。但早在上个世纪，还是新兴发展行业的互联网行业便有人预测，IPv4地址有耗尽的一天，这一天会很快来临，人们便未雨绸缪，着手部署了IPv6，在IPv6向全球推进的同时，IPv4仍在使用中。除了在课堂中作为划分子网的练习题，IPv4暂时未消失在互联网世界的原因只能是，即使在IPv6发展的今天，IPv4的43亿地址仍在发挥用途且一时间无法被替代，这仍是一个庞大的数据体量。

二、IPv4面临的挑战

由于IPv4设计之初，设计师们并未预料到互联网日后发展速度的迅猛，以及地址分配速度之快，随之而来的是种种围绕其展开的问题。首当其冲的便是运营商网络的发展。路由器，交换机，安全设备，数据中心网络等各种网络设备基于TCP/IP协议组建成一张网络，这是一早搭建完毕的，而IPv4在其中充当的角色，就是支撑。数据空间中众多的IP地址就是网络组建的支撑。地址分配完毕后，运营商网络可能将要面临无法再更新，扩容等问题，现有的网络使用问题优化也会跟不上发展，这是严重的发展停滞危机。因为IPv4地址枯竭问题在之前并不算显现，运营商在分配并使用地址时没有良好的规划，大量地址被浪费，但IP地址并非可再生资源，被耗尽和浪费的地址将无法再发挥其效用。另外，基于运营商网络的布置，提供了大量互联网服务，而且IP地址耗尽，这些服务也面临无法更新的危机，对服务提供商也是巨大的挑战。一方面，互联网服务提供商们需要保证现有业务的正常运营和日常维护，另一方面又无法再开发新的业务，最终带来收入下降，行业积极性受损。最后，作为普通用户，受到的影响也不可谓是不大。虽然普通用户无需像上层供应商一样担心众多的发展问题，不过作为用户所受到的服务必定是大打折扣的。原先的高质量网络服务会因为IP地址的不足而打折扣，用户上网体验极受影响。供应商无法开发新业务维持原先的收入水准，这部分成本可能会平摊到众多普通用户身上。也就是说，用户们可能要花费更多的代价享受着完全不如以前的服务水准。用户享受网络的便利性受到了极大的挑战。

三、IPv4与IPv6的区别及IPv6的优势

想着手将IPv4向IPv6过渡，以至于终完全取代IPv4，就需要了解他们之间的区别。而作为能逐步代替IPv4的升级版IPv6，又有何种优势，笔者会逐一论述。首先，导致IPv4完全发展停滞的一大因素就是地址分配完毕，因前文所述，IPv4采用4字节32位的地址，字段有限，而IPv6所做的一大进步就是拓展了地址字节位数，将原先的4字节32位地址拓展到16字节的128位地址，这样以来，地址稀缺问题不再是迫在眉睫的问题，受此影响，之前地址紧缺导致的分配地址不均，收费高昂且地址紧俏这类物以稀为贵的问题得到了解决，IPv6地址完全充足。另外，IPv6的编码采用类似CIDR的的分层分级结构，加快了路由速度，寻址更快，提升了用户体验的同时，又降低了运营商成本。IPv6的报头格式也进行了简化，虽然IPv6地址字节更多，但反而降低了处理报宽的开销。对于升级用户体验，IPv6也有进一步的发展。信息时代，用户十分关心自身的信息安全，IPv6加入了更多关于身份验证，保密，数据对比一致等加密手段，更为强力的保护了用户的信息安全。IPv6在提升可选项方面有更大的支持，报头可以选择不放入，这无疑是优化了路由性能。在可选项长度方面也并没有IPv4那样严格的限制。

四、IPv4向IPv6过渡的相关技术

（1）双栈技术

双栈技术就是让一台设备既支持IPv4，也支持IPv6。也就是所谓的双协议。这是向IPv6过渡的基础技术。它可以做到灵活的启动或者关闭IPv4/IPv6，对二者都具备兼容性。IPv4向IPv6过渡是一个漫长的过程，如果能做到让设备同时兼容两种协议，对过渡本身来说是很有利的做法，且思路简单，又不用做到急于完全替代IPv4。但双栈技术也存在着明显的缺点：它需要每个节点的支持，这又是很困难的。部署和改造的过程相对较长较复杂，难度很高，并且也需要昂贵的成本来支持改造。

（2）隧道技术

隧道技术是一种封装技术。它可以将IPv6的数据放在一个包裹里面封装起来，传输给需要的IPv4主机，到底目的地后再把数据包打开交还给IPv6协议栈。这种技术做到了像搭建了一个隧道一样，帮助支持IPv4协议的主机传输IPv6数据。这种方法难度小，成本低，很容易推广实施。但隧道技术并不是十全十美的，也存在着相应的缺点。那就是它仅仅只是个物理层面的隧道，并不能让支持IPv4協议的主机与支持IPv6协议的主机互通数据。

结语

IPv4为互联网发展做出了不可磨灭的贡献，尽管面临着地址枯竭的危机，但未来人们会将危机化为挑战，继续发展，规划互联网，发展整个社会。

参考文献

[1]文磊，唐亮.IPv4地址面临的挑战和应对策略.电脑编程技巧与维护，2021，（02）

[2]吕迪波，乌曰娜，杨丽萍.IPv4与IPv6比较及IPv4向IPv6的过渡方法.内蒙古气象，2009，（02）