SFKP • 計算機百科丨IPv4 地址，到底沒沒沒？

這兩天有一種穿越了的感受。

猶記得上大學的時候，教計算機原理的老師就告訴咱們「IPv4 地址一共有 42.9 億個，隨着互聯網的發展示在已經耗盡了。」

這兩天怎麼又出現了「IPv4 正式用盡」的新聞？仍是由負責英國、歐洲、中東和部分中亞地區互聯網資源分配的歐洲網絡協調中心（RIPE NCC）宣佈的。

通知的意思是最後的 IPv4 地址空間儲備池在 11 月 25 日 UTC + 1 15:35 徹底耗盡，全部 43 億個 IPv4 地址已分配完畢。這意味着沒有更多的 IPv4 地址能夠分配給 ISP 和其餘大型網絡基礎設施提供商。事實上，該過程自 80 年代以來就已預見到，頂級地址實際上已經在 2012 年耗盡。

從理論上講，IPv4 地址耗盡應該意味着不能將任何新的 IPv4 設備添加到 Internet，不過爲何咱們如今還有 IP 地址能夠用？IPv4 到底沒沒沒？沒了咱們怎麼辦？耽不耽誤我在網上衝浪？

這期的 「SFKP • 計算機百科」，咱們就來「SFKP • IP 地址」。

啥是 IP？

名詞解析：IP（互聯網協議）

互聯網協議（英語：Internet Protocol，縮寫：IP）是用於分組交換數據網絡的一種協議。IP 是在 TCP/IP 協議族中網絡層的主要協議，任務僅僅是根據源主機和目的主機的地址來傳送數據。

1958 年，美國高級研究計劃局（Advanced Research Projects Agency，簡稱ARPA）成立，這是一個專門研發軍用高科技的行政機構，直接向美國國防部高層負責。

1969 年，ARPA 建立了一個只有 4 臺計算機的網絡 —— 阿帕網 ARPANET，是世界上第一個運營的數據包交換網絡，也是咱們今天互聯網的前身。

1983 年，ARPANET 中和軍事有關的部分被剝離並單獨成立了 MILNET，最終成爲了美國國防數據網絡（DDN）的一部分；而非軍用部分則逐漸演化發展成爲今天的互聯網（Internet）。

其實互聯網的歷史遠不是這三個時間節點能講得完的，但這確實是互聯網誕生過程的一個脈絡。

在互聯網發明出來以後，就涉及到了機器的聯網問題。網絡上有那麼多的計算機，如何找到想要訪問的那一臺呢？科學家們給出瞭解決方案，給每一個計算機分配一個相似於身份證號碼的地址就能夠了，這就是「IP 地址」的由來。

爲何給機器分配一個 IP 地址，它就能和其它 IP 地址網絡通訊了，這很神奇，是計算機學界多年發展出來的研究成果，但概念上就這麼簡單...

說完了 IP 地址的背景和由來，再來嘮一些枯燥無味的技術向的嗑。

IP 地址通常由 32 位二進制數組成，爲便於使用，常以 XXX.XXX.XXX.XXX 形式表現，每組 XXX 表明小於或等於 255 的 10 進制數，該表示方法稱爲點分十進制。例如咱們最多見的IP 地址：192.168.1.1。

地址通常被劃分爲 A、B、C、D、E 五大類，其中 E 類屬於特殊保留地址。

由於 IP 地址的惟一性，IPv4 技術可以使用的 IP 地址最多可有 4,294,967,296 個（即 2 的 32 次方）。看起來不少，但因爲早期編碼和分配上的問題，使不少區域的編碼實際上被空出或不能使用。

加上互聯網的普及，大部分家庭都至少有一部電腦，連同公司的電腦，以及鏈接網絡的各類設備都消耗大量 IPv4 地址資源。

就像開頭新聞中提到的，IPv4 的頂級地址 2012 年就被分配完了，到 11 月 25 日 42 億個地址也被正式耗盡。既然地址早就用完了，那運營商成天打電話找咱們開卡辦寬帶是在忽悠人呢麼？

並非。

這兒就要提到另外一項技術了，叫 NAT （ 地址轉換） 。雖然公網 IP 發不出來了，但這個公網 IP 底下能夠發私有的 IP 地址。

具體的操做就至關於把一塊錢掰成八瓣，這樣至少每一個人手裏就都有錢了...實際狀況也是這樣，咱們已經拼着用了好多年了...

不過老這麼湊合着也不是事兒啊，仍是要想辦法解決的。

因此，就有了 IPv6。

IPv4 和 IPv6

有人問了，說完 IPv4 爲何直接就到了 IPv6？IPv5 你咋不說了？

由於 IPv5 是一個測試性標準，在實驗中就夭折了，因此和 v一、v二、v3 同樣，咱們略去不表。直到 IPv6 ，纔有了實質性的巨大提高和更爲豐富的應用場景。

IPv4 升級到 IPv6，不少人常見的誤解是，4 個數字的 IP 升級到了 6 個數字的 IP。但這個理解是錯的。

IPv6 裏的 6 說的是「互聯網協議第六版」，不是 6 個數字。其實 IPv6 的一個地址，是 128 個比特，至關於 16 個 0-255 的數字組合。

和 IPv4 相比，IPv6 有三個最大的不一樣：

1.地址空間更大。就像上面說的，IPv4 中規定 IP 地址長度爲 32，而 IPv6 中 IP 地址的長度爲 128。這可不是簡單的倍數關係。網上有個誇張的說法，IPv6 的地址空間，能讓全世界的每一粒沙子都會有相對應的一個 IP 地址。

2.路由表更小。上面的圖就是 IPv4 和 IPv6 的路由表對比。肉眼可見的是右邊比左邊要簡潔不少，實際效果就是大幅減少了路由器中路由表的長度，提升了路由器轉發數據包的速度效率和準確性。

3.安全性更高。在使用 IPv6 網絡中，用戶能夠對網絡層的數據進行加密並對 IP 報文進行校驗，這極大地加強了網絡安全。而且 IPv6 可以提供更好的 Qos 支持，可以在保證網絡高效運行的同時，確保重要業務量不受延遲或丟棄。

既然這麼好，趕忙把 IPv4 換成 IPv6 就完事兒了啊，爲啥不換呢？

其實 IPv6 早在數年前就已經推行開來了。但這不是發個通知就能實現的事情。涉及到不少技術、市場和政策層面的影響。

目前的推動辦法是，把已經支持 IPv4 的機器，更新升級到能夠支持 IPv6，慢慢增長 IPv6 地址的數量。

好比咱們本身的電腦就是這樣的。拿 windows 舉例，網絡選項裏的 TCP/IP，除了 IPv4 外，如今還多支持了 IPv6.

還有就是技術這塊兒，IPv4 這個協議，從根兒上就是有很大侷限性的。

在根服務器方面，全世界 IPv4 的根服務器只有13臺，1 個主根服務器在美國，其他還有 12 個輔根服務器，9 個在美國，2 個在歐洲，還有 1 個在日本。

而 IPv6 的根服務器架構，是在 IPv4 原有的 13 臺基礎上，新增長了 25 臺。由於這件事是中國主導的，因此在中國就部署了 4 臺服務器，一臺主根三臺輔根。這也打破了中國過去沒有根服務器的困境（雖然可能並無什麼差異）。

如今建成的 IPv6 根服務器體系，其實是一個「測試驗證」，從工程規模以及應用頻率上，還不能和 IPv4 相比。

雖然 IPv4 的根服務器只有 13 臺，可是下面的各級 DNS 服務器很是多。而且 IPv4 的體系已經很成熟了，發展出了不少優化用應的辦法，而 IPv6 無論是從數量仍是技術上，目前都還須要不斷的進化才行。

另外一個可能延遲了 IPv6 發展的緣由，就是有人在「從中做梗」。

雖然咱們普通羣衆拿不到 IP 地址，但不少運營商、網絡提供商手裏其實仍是有一些存貨的。物以稀爲貴，鬧饑荒的時候，麩糠也會變成好東西。

不過就如今來看，若是能儘快普及 IPv6 的應用，無論對我的仍是整個社會來講，仍是有很大好處的。因此 2019 年 4 月份，工信部就發佈了關於開展 2019 年 IPv6 網絡就緒專項行動的通知，並設定了相關的目標。

2019 年底主要目標爲得到 IPv6 地址的 LTE 終端比例達到 90%，得到 IPv6 地址的固定寬帶終端比例達到 40%；LTE 網絡 IPv6 活躍鏈接數達到 8 億；完成所有 13 個互聯網骨幹直聯點 IPv6 改造。

截至 2019 年 5 月底，我國已分配 IPv6 地址用戶數達 12.07 億，其中 LTE 網絡分配 IPv6 地址用戶數爲 10.45 億，固定寬帶接入網絡分配 IPv6 地址的用戶數爲 1.62 億。IPv6地址儲備量已躍居全球第一位。

但技術是一把雙刃劍。

使用 IPv6 的好處很明顯：每一個設備均可以有個獨立且惟一的 IP 地址。但另外一個角度來講，就是咱們每一個人的信息都很是準確的定位在互聯網上。那麼隱私保護方面就更難搞了。

一些和 IP 相關的計算機小技巧

1. 如何查詢本身的 IP 地址

最簡單的方法就是打開搜索引擎 —— 搜索「ip地址查詢」，就能查到本身此刻的 IP 地址。

以爲這個辦法 low，不符合本身 Geek 的身份，那也能夠用電腦直接查詢 IP 地址。搜索電腦應用——命令提示符，或者直接在左下角搜索欄輸入—— CMD，打開命令提示符。隨後輸入 —— ipconfig，按住 Enter 鍵，就能查詢本機的 IP 地址了。

2. 如何修改本身的 IP 地址

首先，先去查一下本身的 IP 是多少。而後斷開網絡，手機打開飛行模式。過幾秒以後再關閉飛行模式，去查詢本身的 IP 地址，你就會發現和以前的地址不同了~

PS：這種方法利用的是IP的動靜態區分。使用動態IP是爲了解決IP地址不夠用的問題。隨着網絡普及，網民使用電腦的臺數激增，IP地址就不夠用了，動態IP技術應運而生。同一時刻不會全部人都在上網，將未聯網的IP拿去給須要的人用，同理網民上網時會被分配無人使用的IP。

3. 如何隱藏本身的 IP 地址

隱藏 IP 這種說法其實很不實際，網絡運營商總會知道你 IP。由於無論發送什麼數據，咱們的網絡數據包裏都是包含咱們的 IP 的，但經過一些網絡代理，能夠實現「張冠李戴」，從而隱藏本身地址的。

具體的技術細節不作分享，有的時候用一些網絡代理確實能夠保護咱們的重要信息，但必定不要用技術來作壞事。

就像黑客攻擊時，即使是抓肉雞作代理、找網絡代理，哪怕不少人用多層跳板在國內外的服務器上反覆橫跳，在網警的眼裏想查到原始 IP 仍是很容易的。只要犯了法，只要他想。

最後奉勸各位一句：

不要去嘗試挑戰警察叔叔掌握的技術和法律的邊界，不要扭曲所謂的「Geek 精神」從而誤入迷途。

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