網(wǎng)絡(luò)分層的設(shè)計，將各個功能分開，交付給不同的層，這樣的好處是便于更新和維護，也便于我們的學習和理解。
下面為各版本的網(wǎng)絡(luò)體系的結(jié)構(gòu)圖：

以五層網(wǎng)絡(luò)體系為例，我們來了解下各層的工作職責都有哪些：
應用層，該層協(xié)議主要負責各個應用程序之間交互的規(guī)則。如HTTP、DN、其交互的數(shù)據(jù)單元可以稱為”報文”；
運輸層，為應用層提供通用的數(shù)據(jù)傳輸服務。為上層跑腿的，TCP、UDP均是運輸層協(xié)議；
網(wǎng)絡(luò)層，為網(wǎng)絡(luò)中不同的主機提供通信服務。IP協(xié)議工作在該層；
數(shù)據(jù)鏈路層，負責相鄰兩點的數(shù)據(jù)傳送；
物理層，傳輸比特流，0或1，每一層將數(shù)據(jù)封裝成自己能理解的數(shù)據(jù)格式交付給下一層，下一層將收到的作為自己的數(shù)據(jù)再次添加本層的必要數(shù)據(jù)向下交付，直到鏈路層，傳遞到目的地后，每層再將該層的必要數(shù)據(jù)去掉，交付給上層。
如下圖：

在理解了網(wǎng)絡(luò)模型和各層工作職責后，下面了解下IP協(xié)議的功能作用：為網(wǎng)絡(luò)中的主機(PC或路由或網(wǎng)關(guān))提供身份證；
定義了網(wǎng)絡(luò)主機的基本交流方式，從IP數(shù)據(jù)報的格式可以看出；
為路由尋址提供方便，從路由表結(jié)構(gòu)可以看出。
任何一個協(xié)議都可以由語法、語義和同步三部分組成。
語法，交換信息的格式，對于IP協(xié)議，就是IP報文的格式；
語義，即需要發(fā)出何種控制信息，以及接收到信息后如何響應；
同步，對事件順序的詳細說明。
也就是定義了使用IP協(xié)議進行交流的法則。
IPv4中IP地址的含義
網(wǎng)絡(luò)上的主機都需要一個IP地址，這樣才能知道彼此的位置。IPv4地址由32bit構(gòu)成，常使用點分十進制表示(192.168.1.1)。
IP地址的分類
IP地址的分類就是把所有IP劃分為若干類別，每一類都由固定長度的字段組成。分別為網(wǎng)絡(luò)號和主機號。下面是各類地址組成示意圖：

A類地址，8位網(wǎng)絡(luò)號,第一位固定為0。可用的網(wǎng)絡(luò)號只有126個(2^{7-2)，網(wǎng)絡(luò)號從0到127。減去2是因為IP地址全為0表示”本網(wǎng)絡(luò)”保留；網(wǎng)絡(luò)號為127作為軟件回環(huán)測試使用，若主機發(fā)出目的地為127.0.0.1的數(shù)據(jù)時，該數(shù)據(jù)不會向任何網(wǎng)絡(luò)上的主機發(fā)送。也就是說127開頭的地址不能使用。對于A類地址中的每一個網(wǎng)絡(luò)號，對應的主機號有(2}24-2)個，主機號全0表示，其網(wǎng)絡(luò)號對應的網(wǎng)絡(luò)地址，全1表示所有主機的意思。
B類地址網(wǎng)絡(luò)號為16位，但前面2位以固定為1
0。無論怎么取值，無法出現(xiàn)全0或全1的情況。128.0.0.0的網(wǎng)絡(luò)是不使用的，實際使用的最小B類網(wǎng)絡(luò)地址為128.1.0.0.所以B類的網(wǎng)絡(luò)地址有(2^14-1)個。
C類的地址有24位的網(wǎng)絡(luò)號，最前面的3位固定為1 1 0.192.0.0.0的網(wǎng)絡(luò)地址也是不使用的，最小的C類地址為192.0.1.0 。

IP地址分類的好處
方便管理，IP地址管理機構(gòu)只需管理網(wǎng)絡(luò)號，剩下的可以由下級管理；
路由尋址時根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)發(fā)分組，減小路由表。
IPv4數(shù)據(jù)報的基本格式
下圖可以看到IP數(shù)據(jù)報包含了首部和數(shù)據(jù)部分。其中首部包含固定的20字節(jié)和可變的部分。

以下為各個部分的解釋
版本，占4位，IP協(xié)議的版本號，通信雙方需要相同；
首部長度，占4位，單位4字節(jié)。最大能表示(2^4-1) * 4 = 60字節(jié)。當IP分組的首部長度不是4的整數(shù)倍時，需要使用填充字段填充；
區(qū)分服務，占8位，表示服務類型未使用；
總長度，占16位，表示首部和數(shù)據(jù)部分的總長度(單位字節(jié))。因此數(shù)據(jù)報的最大總長度為(2^16-1 = 65535)字節(jié)；
標識(identification)，占16位，當數(shù)據(jù)報長度超過下層的MTU時，需要分片， 被分片的數(shù)據(jù)報的標識一樣，這樣可以進行重組；
標志(Flag)， 占3位，目前只有2位有意義；
最低位，MF(More Fragment) = 1 表示后面還有分片。MF = 0 表示分片中的最后一個；
中間一位，DF(Don’t Fragment)，不要分片，只有當DF=0才允許分片；
片偏移， 占13位，較長的分組在分片后，某片在原分組的相對位置必須是8字節(jié)的整數(shù)倍；
生存時間，占8位，Time To
Live(TTL)，開始指生存的秒數(shù)，后來變?yōu)榻?jīng)過路由的跳數(shù)，每經(jīng)過一個路由TTL減小1，當為0時丟棄該數(shù)據(jù)。顯然最大跳數(shù)為255，為1時就只能在局域網(wǎng)中傳播了；
協(xié)議， 占8位，支出該數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)是使用何種協(xié)議， 以便目的主機IP層知道將數(shù)據(jù)交付給哪個協(xié)議處理。
常用的協(xié)議及對應數(shù)值

首部校驗和， 占16位，數(shù)據(jù)報的首部校驗和，不包括數(shù)據(jù)部分；
源地址， 目的地址， 各占32位。
IPV6是什么？
IPv6的出現(xiàn)是解決IPv4資源枯竭的問題。其仍然支持無連接的傳送，但傳送的是PDU分組，而不是IPv4的數(shù)據(jù)報。
IPv6中的IP地址
IPv6的地址是128bit，在可預見的未來是夠用的。但和IPv4版本并不兼容，若使用IPv4版本的主機A和使用IPv6版本的主機B之間通信需要特殊處理。IPv6的地址表示采用冒號十六進制記法 ， 8組4個16進制數(shù)字，中間使用冒號隔開。例如：6845:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:9000:FFFF
若一組中全是0，可以省略三個；
若存在連續(xù)多組0，可以使用冒號取代，但只能壓縮一次 FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可以壓縮為 FF05::B3
1090:0:0:0:8:800:200C:417A 可以壓縮為 1090::8:800:200C:417A 全零可記為 ::；
最后的2組可以使用IPv4的點分十進制表示 0:0:0:0:0:0:128.10.2.1 可表示為 ::128.10.2.1。
IPv6數(shù)據(jù)報格式
IPv6數(shù)據(jù)報由兩大部分組成，基本首部和有效載荷。有效載荷運行有0個或多個擴展首部。
可以看到IPv6的首部是固定的40字節(jié)，和IPv4不同；在組成上也有很大區(qū)別。

版本，占4位，協(xié)議的版本通信雙方需要相同
通信量類，占8位，區(qū)分不同的IPv6的數(shù)據(jù)報或優(yōu)先級
流標號，占20位，IPv6一個新機制就是支持資源預分配，運行路由把每個數(shù)據(jù)報與特定的資源分配和聯(lián)系。IPv6提出流的概念指互聯(lián)網(wǎng)上從特定源點到特定終點的一系列數(shù)據(jù)報(如實時的音頻或視頻傳輸)，在這個流經(jīng)過的路徑上路由都保證指明的服務質(zhì)量。所有屬于同一個流的數(shù)據(jù)報具有相同的流標號。賦值為0即為關(guān)閉
有效載荷長度，占16位，指明除基本首部以外的字節(jié)數(shù)。最大64KB;
下一首部，占8位，相當于IPv4的協(xié)議字段或可選字段。
當IPv6沒有擴展首部時，該字段和IPv4的協(xié)議字段一樣;
有擴展首部時，表示第一個擴展首部的類型
跳數(shù)限制，和IPv4的TTL一樣
源地址，目的地址，各占128位。
從IPv4向IPv6過渡
網(wǎng)絡(luò)如此龐大，從IPv4向IPv6的變換不可能一蹴而就。若要在兩個版本的協(xié)議下通信，有下面的2個方法。
雙協(xié)議棧
簡單的說就是一個主機能夠理解兩個版本的內(nèi)容，這樣主機也要有2個版本對應的IP地址。具有雙協(xié)議棧的主機，可以通過DNS系統(tǒng)知道目的主機使用的協(xié)議版本了。
下面是兩臺使用IPv6的主機通信示意圖，它們之間需要通過IPv4網(wǎng)絡(luò)，在必要的時候經(jīng)過雙協(xié)議棧的主機進行協(xié)議的轉(zhuǎn)換，當然轉(zhuǎn)換的時候有些信息可能丟失，這也是不可避免的。

使用隧道技術(shù)
隧道技術(shù)的原理是，在IPv6的數(shù)據(jù)需要進入IPv4網(wǎng)絡(luò)時，將IPv6的數(shù)據(jù)報(準確的說是PDU)當成IPv4數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分，使用IPv4版本傳輸，在離開IPv4網(wǎng)絡(luò)時在此組裝成IPv6的數(shù)據(jù)，發(fā)往目的地。
下面是一個示意圖：

VeCloud微云網(wǎng)絡(luò)的總部位于香港，并在中國北京和深圳設(shè)有分支機構(gòu)，是一家面向企業(yè)提供云交換網(wǎng)絡(luò)服務為核心業(yè)務的技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)。基于創(chuàng)新的云網(wǎng)技術(shù)，以及優(yōu)質(zhì)的全球網(wǎng)絡(luò)與IDC數(shù)據(jù)中心資源，推出了全球直連，快速可達的VeConnect平臺，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務商、IDC數(shù)據(jù)中心、云服務商以及企業(yè)應用服務商的直連互通，為企業(yè)提供高效、安全、穩(wěn)定、可靠的網(wǎng)絡(luò)連接服務。Vecloud在全球的數(shù)據(jù)中心節(jié)點30個，POP節(jié)點超過200個，服務的大客戶超過300個，涉及金融、互聯(lián)網(wǎng)、游戲、AI、教育、制造業(yè)、跨國企業(yè)等行業(yè)領(lǐng)域。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的IPv4如何向IPv6过渡？—Vecloud微云的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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