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如果你花過(guò)很多時(shí)間在互聯(lián)網(wǎng)上，那么你應(yīng)該已經(jīng)聽(tīng)說(shuō)過(guò)計(jì)算機(jī)每天使用的 IPv4 和 IPv6 協(xié)議。
你可能會(huì)問(wèn)的一個(gè)問(wèn)題是：為什么沒(méi)有 IPv5？為什么 IPv6 在 IPv4 之后而不是 IPv5 之后出現(xiàn)？是否有 IPv5，如果是，那么 IPv5 發(fā)生了什么？
答案是肯定的，曾經(jīng)有一個(gè) IPv5。
IPv4是怎么誕生的？
在 1960 年代后期，美國(guó)國(guó)防部的高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）發(fā)起了一個(gè)項(xiàng)目來(lái)連接全國(guó)的計(jì)算機(jī)。最初的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)由全國(guó) ARPA 資助的所有計(jì)算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
由于這是第一次將如此規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)整合在一起，因此他們也在不斷發(fā)展自己的技術(shù)和硬件。他們首先做的工作之一就是開發(fā)名為傳輸控制協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）。
最初，TCP 被設(shè)計(jì)為“主機(jī)級(jí)別的端到端協(xié)議以及封裝和路由協(xié)議”。但是，他們意識(shí)到他們需要拆分協(xié)議以使其更易于管理。于是決定由 IP 協(xié)議處理封裝和路由。那時(shí)，TCP 已經(jīng)經(jīng)歷了三個(gè)版本，因此新協(xié)議被稱為 IPv4。
IPv5去哪兒了？
因特網(wǎng)流協(xié)議（IPv5）是一個(gè)資源協(xié)議，被稱為因特網(wǎng)流協(xié)議(ST)，目的是提供服務(wù)質(zhì)量（QoS），支持多媒體在因特網(wǎng)上實(shí)時(shí)傳輸。需要注意的是：IPv4與IPv5無(wú)關(guān)，IPv5也已嵌入至IPv6
IPv5實(shí)際上是被設(shè)計(jì)用來(lái)和IPv4一起運(yùn)行的，彌補(bǔ)IPv4的不足。IPv5 開始時(shí)有個(gè)不同的名字：互聯(lián)網(wǎng)流協(xié)議。它是由 Apple、NeXT 和 Sun Microsystems 為試驗(yàn)流式語(yǔ)音和視頻而創(chuàng)建的。同時(shí)，IPv5 奠定了 VoIP 的基礎(chǔ)，而該技術(shù)已被我們用于當(dāng)今世界范圍內(nèi)的通信。
IPv5 從未被接受為正式的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。這主要是由于 32 位限制。IPV5 使用與 IPv4 相同的尋址系統(tǒng)。每個(gè)地址由 0 到 255 之間的四組數(shù)字組成。這將可能的地址數(shù)量限制為 43 億個(gè)。
在 1970 年代初，這似乎比全世界所需要的還要多。但是，互聯(lián)網(wǎng)的爆炸性增長(zhǎng)證明了這一想法是錯(cuò)誤的。2011 年，世界上的IPv4地址正式用完了。
為何要從IPv4轉(zhuǎn)向IPv6？
為了解決地址短缺問(wèn)題，目前出現(xiàn)一些地址復(fù)用和優(yōu)化管理技術(shù)，但是增加網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，最直接的影響就是增加了大量的成本，不利于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。
IPv4 協(xié)議從 1981 年發(fā)布到今天已經(jīng)過(guò)去了將近 40 年，在過(guò)去的這段時(shí)間里，它作為互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議簇中的重要協(xié)議承擔(dān)著分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇的重要責(zé)任，隨著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和終端設(shè)備變得越來(lái)越復(fù)雜，我們也需要更多的 IP 地址滿足今天的需求。
在 1990 年代，一個(gè)新項(xiàng)目開始致力于研究下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IPng）。這形成了 128 位的 IPv6。IPv6 地址包含 “8 組 4 字符的十六進(jìn)制數(shù)字”，它可以包含從 0 到 9 的數(shù)字和從 A 到 F 的字母。與 IPv4 不同，IPv6 擁有數(shù)萬(wàn)億個(gè)可能的地址，因此我們應(yīng)該能安全一陣子。
為什么 IPv6 難以取代 IPv4？
為什么 IPv6 協(xié)議有如此之多的好處并且能夠解決 IPv4 的地址短缺問(wèn)題，但是哪怕在最初預(yù)估的 2003 年后又過(guò)了 17 年，IPv6 協(xié)議也沒(méi)有被大規(guī)模采納。
IPv6 協(xié)議擺脫了很多歷史的包袱輕裝前行，雖然越來(lái)越多的網(wǎng)站和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都開始支持 IPv6，但是因?yàn)楹芏嘣?IPv6 最終也很難完全取代 IPv4 協(xié)議。
• NAT 技術(shù)可以很大程度上緩解 IPv4 的地址短缺問(wèn)題并且能夠保護(hù)私有內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)，提供防火墻的功能；
• IPv4 與 IPv6 協(xié)議完全不兼容，我們需要引入雙協(xié)議棧、隧道技術(shù)或者 NAT64 解決兼容性問(wèn)題，而應(yīng)用這些技術(shù)也需要額外的成本；
• 通過(guò)對(duì)資源的細(xì)粒度管控并回收不再使用的 IP 地址，可以延緩 IP 地址耗盡的時(shí)間。
工程師的想象力是無(wú)窮的，在過(guò)去的十幾年間，我們嘗試通過(guò)各種辦法為 IPv4 協(xié)議續(xù)命延緩 IP 資源耗盡的時(shí)間，不過(guò)在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái) IPv4 協(xié)議也終將被 IPv6 替代，我們也會(huì)擁有幾乎用不完的 IP 地址。