什么是IP地址？

IP地址是互联网协议地址，又称为网际协议地址。IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。

其中，IP地址分为IPv4和IPv6两大类，通常我们所说的IP地址指的是IPv4。虽然IPv6在慢慢的普及，这个数字也在不断变化，但IPv4仍然是迄今为止使用最广泛的互联网协议。

IPV4现在的问题

1.地址数量有限

现在IPv4地址已经分配完了，中国总共只有3亿地址，相当于10个人只能分到2个地址，远远不够使用。而中国还是除美国外地址数量最多的国家。

2.NAT技术降低网络性能

当前地址有限的解决方案是NAT，网络地址转换技术。

NAT就是让多个内网主机，转成一个公网IP来连接互联网。这样虽然能暂时解决地址紧缺的问题，但会带来更多的问题。首先地址转换对设备的压力很大，势必会降低网络性能，增加延迟，降低体验。

为什么中国移动的宽带体验就是比不上中国电信和联通呢?并不是技术问题，中国移动这么大的运营商技术能差到哪里去，根本的原因还是移动的公网IP地址太少，只能通过更多的NAT来承载用户的数据，所以延迟更大，给用户体验不佳，当然移动也因此只能降低宽带费用来获取用户。

3.NAT并不能长久的解决地址紧缺问题

因为NAT实现一个公网地址承载多个用户流量的原理是，用端口号来区分不同用户的连接，但是一个公网IP最多只有6535个端口，所以承载的连接数有限。当用户数据持续增多，也必须要用到更多的公网IP了。

现在的移动互联网发展这么迅速，数据流越来越大，升级IPv6可以说迫在眉睫，这也是为什么比较大的几个互联网公司，率先做了IPv6改造。留意下会发现BAT(百度阿里腾讯），TMD(头条美团滴滴）都已经完成了IPv6整体升级。

4.无法适应物联网的发展

万物互连，万物都需要P地址，当然IPv4已经有心无力。

5.广播机制存在，对网络性能会造成损耗

IPv4中的ARP、DHCP等必备协议均采用广播方式，对网络的性能会有一定消耗。

IPv6有哪些特点，是如何解决IPv4的各个问题的?

1.地址数量巨大

IPv6采用128位的地址空间，总地址数量是2的128次方，理论上可以说地址数量近乎无限。

Pv6可以给地球上的每粒沙子都分到1个地址。

2.提高网络性能

IPv6不但可以避免NAT造成的性能损耗，另外还精简了报头结构，让数据转发效率更高。

和IlPv4头部相比，IPv6头部去除了IHL、identifiers、Flags、Fragment Offset、Header Checksum、Options、Padding域，只增了流标签域，因此IPv6报文头的处理较IPv4大大简化，提高了处理效率。

当然，可能会问，IPv6头部精简掉的这些字段，都是有用的呀。要用的时候没有怎么办?IPv6提出了扩展头部的概念，可以按需对头部字段进行扩展，可以实现所需的功能。比如需要做lP分片，那就加入用于分片的扩展头部即可。

另外IPv6取消了广播机制，用组播来代替IPv4的广播，可以减少广播报文对全网的性能消耗，具体原理后续会详细讲解。

2.1、简化运维，自动编址

IPv4需要借助DHCP才可以实现终端自动获取地址。IPv6本身就具备自动配置地址的能力。

2.2、更加安全

IPv6原生支持IPsec扩展头部，可以从各个方面保障数据传输的安全。

所以我们也能发现，IPv4中的OSPF、VRRP等都要考虑怎么保证自己的安全，加入了邻居验证机制，而lPv6版本的OSPFv3，VRRPfor IPv6都没有设计验证机制，因为IPv6本身即可实现安全保障。