《SFKP • 计算机百科》是 SegmentFault 思否编辑部策划的专题内容，面向在 21 世纪冲浪的每一位网友，进行计算机相关知识点的科普与开放讨论。
这两天有一种穿越了的感觉。
犹记得上大学的时候，教计算机原理的老师就告诉我们
“IPv4 地址一共有 42.9 亿个，随着互联网的发展现在已经耗尽了。
”
这两天怎么又出现了「IPv4 正式用尽
」的新闻？还是由负责英国、欧洲、中东和部分中亚地区互联网资源分配的欧洲网络协调中心
（RIPE NCC）
宣布的。
通知的意思是最后的 IPv4 地址空间储备池在 11 月 25 日 UTC + 1 15:35 完全耗尽，所有 43 亿个 IPv4 地址已分配完毕。
这意味着没有更多的 IPv4 地址可以分配给 ISP 和其他大型网络基础设施提供商。事实上，该过程自 80 年代以来就已预见到，顶级地址实际上已经在 2012 年耗尽。
从理论上讲，
IPv4 地址耗尽应该意味着不能将任何新的 IPv4 设备添加到 Internet，不过为什么我们现在还有 IP 地址可以用？
IPv4 到底没没没？没了我们怎么办？耽不耽误我在网上冲浪？
这期的 「SFKP • 计算机百科」，我们就来「SFKP • IP 地址」。
啥是 IP？
名词解析：
IP（互联网协议）
互联网协议（英语：Internet Protocol，缩写：IP）是用于分组交换数据网络的一种协议。IP 是在 TCP/IP 协议族中网络层的主要协议，任务仅仅是根据源主机和目的主机的地址来传送数据。
1958 年，美国高级研究计划局
（Advanced Research Projects Agency，简称ARPA）
成立，这是一个专门研发军用高科技的行政机构，直接向美国国防部高层负责。
1969 年，ARPA 创建了一个只有 4 台计算机的网络 ——
阿帕网 ARPANET，是世界上第一个运营的数据包交换网络，也是我们今天互联网的前身。
1983 年，ARPANET 中和军事有关的部分被剥离并单独成立了 MILNET，最终成为了美国国防数据网络（DDN）的一部分；而非军用部分则逐渐演化发展成为今天的互联网（Internet）。
其实互联网的历史远不是这三个时间节点能讲得完的，但这确实是互联网诞生过程的一个脉络。
在互联网发明出来之后，就涉及到了机器的联网问题。网络上有那么多的计算机，如何找到想要访问的那一台呢？科学家们给出了解决方案，
给每个计算机分配一个类似于身份证号码的地址就可以了，这就是「IP 地址」的由来。
为什么给机器分配一个 IP 地址，它就能和其它 IP 地址网络通信了，这很神奇，是计算机学界多年发展出来的研究成果，但概念上就这么简单...
说完了 IP 地址的背景和由来，再来唠一些
枯燥无味的
技术向的嗑。
IP 地址一般由 32 位二进制数组成，为便于使用，常以 XXX.XXX.XXX.XXX 形式表现，每组 XXX 代表小于或等于 255 的 10 进制数，该表示方法称为点分十进制。
例
如我们最常见的IP 地址：192.168.1.1。
地址一般被划分为 A、B、C、D、E 五大类，其中 E 类属于特殊保留地址。
IP 地址分类
因为 IP 地址的唯一性，IPv4 技术可使用的 IP 地址最多可有 4,294,967,296 个（即 2 的 32 次方）。看起来很多，但由于早期编码和分配上的问题，使很多区域的编码实际上被空出或不能使用。
加上互联网的普及，大部分家庭都至少有一部电脑，连同公司的电脑，以及连接网络的各种设备都消耗大量 IPv4 地址资源。
就像开头新闻中提到的，IPv4 的顶级地址 2012 年就被分配完了，到 11 月 25 日 42 亿个地址也被正式耗尽。
既然地址早就用完了，那运营商整天打电话找我们开卡办宽带是在忽悠人呢么？
并不是。
这儿就要提到另一项技术了，叫 NAT （ 地址转换） 。虽然公网 IP 发不出来了，但这个公网 IP 底下可以发私有的 IP 地址。
具体的操作就相当于把一块钱掰成八瓣，这样至少每个人手里就都有钱了...实际情况也是这样，我们已经
拼着用了好多年了...
不过老这么凑合着也不是事儿啊，还是要想办法解决的。
所以，就有了 IPv6。
IPv4 和 IPv6
有人问了，说完 IPv4 为什么直接就到了 IPv6？
IPv5 你咋不说了？
因为 IPv5 是一个测试性标准，在实验中就夭折了，所以和 v1、v2、v3 一样，我们略去不表。直到 IPv6 ，才有了实质性的巨大提升和更为丰富的应用场景。
IPv4 升级到 IPv6，很多人常见的误解是，4 个数字的 IP 升级到了 6 个数字的 IP。但这个理解是错的。
IPv6 里的 6 说的是「互联网协议第六版」，不是 6 个数字。
其实 IPv6 的一个地址，是 128 个比特，相当于 16 个 0-255 的数字组合。
1. 地址空间更大。
就像上面说的，IPv4 中规定 IP 地址长度为 32，而 IPv6 中 IP 地址的长度为 128。这可不是简单的倍数关系。网上有个夸张的说法，IPv6 的地址空间，能让
全世界的每一粒沙子都会有相对应的一个 IP 地址。
2. 路由表更小。
上面的图就是 IPv4 和 IPv6 的路由表对比。肉眼可见的是右边比左边要简洁很多，实际效果就是大幅减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度效率和准确性。
3. 安全性更高。
在使用 IPv6 网络中，用户可以对网络层的数据进行加密并对 IP 报文进行校验，这极大地增强了网络安全。并且 IPv6 能够提供更好的 Qos 支持，能够在保证网络高效运行的同事，
确保重要业务量不受延迟或丢弃。
既然这么好，赶紧把 IPv4 换成 IPv6 就完事儿了啊，为啥不换呢？
其实 IPv6 早在数年前就已经推行开来了。但这不是发个通知就能实现的事情。涉及到很多技术、市场和政策层面的影响。
目前的推进办法是，把已经支持 IPv4 的机器，更新升级到可以支持 IPv6，慢慢增加 IPv6 地址的数量。
比如我们自己的电脑就是这样的。拿 windows 举例，网络选项里的 TCP/IP
，除了 IPv4 外，现在还多支持了 IPv6.
还有就是技术这块儿，IPv4 这个协议，从根儿上就是有很大局限性的。
在根服务器方面，全世界 IPv4 的根服务器只有13台，1 个主根服务器在美国，其余还有 12 个辅根服务器，9 个在美国，2 个在欧洲，还有 1 个在日本。
而 IPv6 的根服务器架构，是在 IPv4 原有的 13 台基础上，新增加了 25 台。因为这件事是中国主导的，所以在中国就部署了 4 台服务器，一台主根三台辅根。这也打破了中国过去没有根服务器的困境
（虽然可能并没有什么差别）
。
现在建成的 IPv6 根服务器体系，实际上是一个「测试验证」，从工程规模以及应用频率上，还不能和 IPv4 相比。
虽然 IPv4 的根服务器只有 13 台，但是下面的各级 DNS 服务器非常多。并且 IPv4 的体系已经很成熟了，发展出了很多优化用应的办法，而 IPv6 不管是从数量还是技术上，目前都还需要不断的进化才行。
另一个可能延迟了 IPv6 发展的原因，就是有人在“从中作梗”。
虽然我们普通群众拿不到 IP 地址，但很多运营商、网络提供商手里其实还是有一些存货的。
物以稀为贵，闹饥荒的时候，麸糠也会变成好东西。
不过就现在来看，如果能尽快普及 IPv6 的应用，不管对个人还是整个社会来说，还是有很大好处的。所以
2019 年 4 月份，工信部就发布了关于开展 2019 年 IPv6 网络就绪专项行动的通知，并设定了相关的目标。
2019 年末主要目标为获得 IPv6 地址的 LTE 终端比例达到 90%，获得 IPv6 地址的固定宽带终端比例达到 40%；LTE 网络 IPv6 活跃连接数达到
