什麼是 IPv4？

自 1983 年在 ARPANET 上部署第一個版本以來，IPv4 一直是標準的 Internet 尋址方案。IPv4 的繼任者 IPv6 於 2017 年標準化，但儘管自 1998 年以來已公開草案版本，但仍面臨緩慢的採用。向 IPv6 的轉變被視為緊迫因為可用的 IPv4 地址空間已用完。

IPv4設計

IPv4 使用 32 位地址空間，總共允許 2^32 個 IP 地址，即 4,294,967,296 個可能的唯一地址。

IPv4 地址通常以點分四組表示法顯示，該表示法由四個二進制八位字節組成，採用十進制格式，每個八位字節以句號分隔。例如，172.67.69.195 是二進制的 10101100.01000011.01000101.11000011。由於這種設計，每個八位字節只能介於 0 和 255 之間。

IPv4地址耗盡

早期 IPv4 中的網絡結構分為幾類，主要是 A、B 和 C。A 類網絡使用第一個八位字節來定義網絡，所有其他位都可以分配給主機，這允許 128 個可能的網絡，每個都有超過 1600 萬台主機。B 類網絡使用前兩個八位字節作為網絡地址，後兩個八位字節作為主機地址，允許超過 65000 個主機的超過 16000 個網絡。最後，C 類網絡使用前三個八位字節作為網絡地址，最後一個八位字節作為主機地址，允許多達 256 個主機的超過 200 萬個網絡。

最初，如果一家公司需要 IP 地址，他們可以向區域供應商申請 C 類網絡，如果他們不需要所有的空間，他們仍然可以獲得，如果他們需要更多，他們會獲得 B 類網絡。一些公司甚至被分配了 A 級網絡，包括蘋果、福特、美國郵政服務、AT&T 和康卡斯特。美國國防部被分配了 13 個 A 級網絡。

隨著時間的推移，確定這種方法將很快導致地址方案用完要分配的地址。創建了一個稱為 CIDR 或無類別域間路由的新​​程序，它允許分配任意大小的 IP 地址塊。這避免了最終的地址池耗盡。

另一個減少 IP 地址使用的工具是指定可以在內部使用但不能在 Internet 上使用的私有 IP 地址範圍。這種方法允許所有內部網絡使用相同的尋址方案，而對可用地址空間只有很小的犧牲。最常見的專用網絡範圍可能是您家庭網絡上的那個範圍。它從 192.168.0.0 開始到 192.168.255.255。

這種技術意味著互聯網網關（例如您的家庭路由器）現在是您網絡中唯一具有公共 IP 地址的設備。您的路由器會轉換所有傳入流量，並通過兩個稱為 NAT 和 PAT 的進程確定應將其發送到網絡中的哪個主機。NAT 是網絡地址轉換，而 PAT 是端口地址轉換，它們被路由器結合使用，以允許您的設備向互聯網開放服務，而無需直接擁有公共 IP 地址。

儘管盡一切可能避免 IPv4 地址耗盡，但所有區域註冊商現在都已耗盡了未分配 IPv4 地址的供應，最後一個未分配地址於 2019 年 11 月 25 日分配。所有 4,294,967,296 個 IP 地址均已分配。區域註冊商只能重新分配返回給他們的 IP 地址。遷移到 IPv6 現在對於確保每個需要地址的設備都能獲得一個地址至關重要。IPv6 使用更長的尋址方案，可提供源源不斷的 IP 地址。