IPV4

IPv4，是互联网协议（Internet Protocol，IP）的第四版，也是第一个被广泛使用，构成现今互联网技术的基石的协议。1981年 Jon Postel 在RFC791中定义了IP。

（按TCP/IP参考模型划分）
应用层FTP SMTP HTTP ...
传输层  TCP UDP
网络层  IPIC MP ARP
链路层  以太网  令牌环 FDDI ...

IPv4使用32位地址，因此最多可能有4,294,967,296(=232)个地址。一般的书写法为4个用小数点分开的十进制数。也有人把4个字节的数字化成一个巨型整数，但这种标示法并不常见。另一方面，目前还并非很流行的IPv6使用的128位地址所采用的位址记数法，在IPv4也有人用，但使用范围更少。

过去IANA把 IP地址分为A,B,C,D 4类，把32位的地址分为两个部分：前面的部分代表网络地址，由IANA分配，后面部分代表局域网地址。如在C类网络中，前24位为网络地址，后8位为局域网地址，可提供254个设备地址（因为有两个地址不能为网络设备使用：255为广播地址，0代表此网络本身）。网络掩码(Netmask) 限制了网络的范围，1代表网络部分，0代表设备地址部分，例如C类地址常用的网络掩码为255.255.255.0。

Ipv4并不区分作为网络终端的主机(host)和网络中的中间设备如路由器中间的差别。每台电脑可以即做主机又做路由器。路由器用来联结不同的网络。所有用路由器联系起来的这些网络的总和就是互联网。IPv4技术即适用于局域网(LAN)也适用于广域网。一个IP包从发送方出发，到接送方收到，往往要穿过通过路由器连接的许许多多不同的网络。每个路由器都拥有如何传递IP包的知识，这些知识记录在路由表中。路由表中记录了到不同网络的路径，在这儿每个网络都被看成一个目标网络。路由表中记录由路由协议管理，可能是静态的记录比如由网络管理员写入的，也有可能是由路由协议动态的获取的。有的路由协议可以直接在IP协议上运行。常用的路由协议有

路由信息协议(RoutingInformationProtocol,RIP),
开放式最短路径优先协议，OpenShortestPathFast,OSPF)，
中介系统对中介系统协议 (IntermediateSystem–IntermediateSystem,IS-IS),
边界网关协议(BorderGatewayProtocol,BGP).

IPv4首部一般是20字节长。在以太网帧中，IPv4包首部紧跟着以太网帧首部，同时以太网帧首部中的协议类型值设置为080016。IPv4提供不同，大部分是很少用的选项，使得IPv4包首部最长可扩展到60字节(总是4个字节4个字节的扩展)。

IP包头字段说明：版本：4位，指定IP协议的版本号。包头长度(IHL)：4位，IP协议包头的长度，指明IPv4协议包头长度的字节数包含多少个32位。由于IPv4的包头可能包含可变数量的可选项，所以这个字段可以用来确定IPv4数据报中数据部分的偏移位置。IPv4包头的最小长度是20个字节，因此IHL这个字段的最小值用十进制表示就是5(5x4=20字节)。就是说，它表示的是包头的总字节数是4字节的倍数。

服务类型：定义IP协议包的处理方法，它包含如下子字段::过程字段：3位，设置了数据包的重要性，取值越大数据越重要，取值范围为：0（正常）~7（网络控制）::延迟字段：1位，取值：0（正常）、1（期待低的延迟）::流量字段：1位，取值：0（正常）、1（期待高的流量）::可靠性字段：1位，取值：0（正常）、1（期待高的可靠性）::成本字段：1位，取值：0（正常）、1（期待最小成本）::未使用：1位长度：IP包的总长标识：唯一地标识主机所发送的一个数据段，通常每发送一个数据段后加一。但IP包被分割后，分割得到的IP包拥有相同的标识标志：是一个3位的控制字段，包含：::保留位：1位::不分段位：1位，取值：0（允许数据报分段）、1（数据报不能分段）::更多段位：1位，取值：0（数据包后面没有包，该包为最后的包）、1（数据包后面有更多的包）段偏移量：当数据段被分割时，它和更多段位（MF,Morefragments）进行连接，帮助目的主机将分段的包组合。TTL：表示数据包在网络上生存多久，每通过一个路由器该值减一，为0时将被路由器丢弃。协议：8位，这个字段定义了IP数据报的数据部分使用的协议类型。常用的协议及其十进制数值包括ICMP(1)、TCP(6)、UDP(17)。校验和：16位，是IPv4数据报包头的校验和。

　Version － 4位字段，指出当前使用的 IP 版本。 　　IP Header Length （IHL） ― 指数据报协议头长度，具有32位。指向数据起点。正确协议头最小值为5。 　　Type-of-Service ― 指出上层协议对处理当前数据报所期望的服务质量，并对数据报按照重要性级别进行分配。这些8位字段用于分配优先级、延迟、吞吐量以及可靠性。 　　Total Length ― 指定整个 IP 数据包的字节长度，包括数据和协议头。其最大值为65,535字节。典型的主机可以接收576字节的数据报。 　　Identification ― 包含一个整数，用于识别当前数据报。该字段由发送端分配帮助接收端集中数据报分片。 　　Flags ― 由3位字段构成，其中低两位（最不重要）控制分片。低位指出数据包是否可进行分片。中间位指出在一系列分片数据包中数据包是否是最后的分片。第三位即最高位不使用。 　　Fragment Offset ― 13位字段，指出与源数据报的起始端相关的分片数据位置，支持目标IP适当重建源数据报。 　　Time-to-Live ― 是一种计数器，在丢弃数据报的每个点值依次减1直至减少为0。这样确保数据包无止境的环路过程。 　　Protocol ― 指出在 IP 处理过程完成之后，有哪种上层协议接收导入数据包。 　　Header Checksum ― 帮助确保 IP 协议头的完整性。由于某些协议头字段的改变，如生存期（Time to Live），这就需要对每个点重新计算和检验。Internet 协议头需要进行处理。 　　Source Address ― 指定发送代码。 　　Destination Address ― 指定接收代码。 　　Options ― 允许 IP 支持各种选项，如安全性。 　　Data ― 包括上层信息。

- 127.x.x.x给本地网地址使用。 　　- 224.x.x.x为多播地址段。 　　- 255.255.255.255为通用的广播地址。 　　- 10.x.x.x，172.16.x.x至172.31.x.x 和192.168.x.x供本地网使用，这些网络连到互连网上需要对这些本地网地址进行转换（NAT）。 但由於这种分类法会大量浪费网路上的可用空间，所以新的方法不再作这种区分，而是把用者需要用的位址空间，以2的乘幂方式来拨与。例如，某一网路只要13个ip位址，就会把一个16位址的区段给他。假设批核了 61.135.136.128/16 的话，就表示从 61.135.136.129 到 61.135.136.142 的网址他都可以使用。

　I Pv4地址剩余不足4亿 两年后全部耗尽 　

　日前中国互联网络信息中心（CNNIC）表示，全球互联网IP地址刚刚突破了一个新的关键临界点，IANA可分配IPv4地址剩余量已不足10%。　CNNIC报告中分析：3G推动下的移动互联网发展，也会产生对IP地址巨大需求。未来5年中，移动互联网的IP地址的需求预计达到5-9亿。显而易见，目前的IPv4地址资源远无法满足增长迅速的网民需求，如果我国们不采取及时的应对措施，届时，运营商、用户和设备提供商将有一系列不良连锁反应。 　　

面对如此紧缺的IPv4资源，所有互联网管理者应立即采取措施，推进IPv6网络部署的规划。如今面对两年后即将枯竭的IPv4，实现IPv4向IPv6的过渡已经迫在眉睫，世界各国已经对IPv6地址的部署“摩拳擦掌”，欧美等发达国家更是将其上升到国家战略的层面，成立专门的政府工作小组进行相关工作的推进。 　　相比之下，目前中国的IPv6产业链不完善。根据最新数据：目前中国的IPv6地址为63块，排名全球18，远远落后于巴西（65728块）、美国（15025块）、德国（9861块）、日本（8356块）。不难看出，如果不积极应对，我国可能会将输在基于IPv6地址下一代互联网的起跑线上。 　　针对这一局面， APNIC执委、CNNIC专家张健认为：要实现IPv4向IPv6的平稳过渡，保证我国下一代互联网的稳健发展，需要在网络应用、终端设备、技术标准、IP地址资源分配管理上有一个整体的规划布局，政府、设备供应商、电信运营商，以及内容提供商要履行他们在IPv6过渡中的角色。在这个系统性的工程中，国家力量就显得不可或缺，需要政府不断加强在该领域的投入和政策导向。NRO主席Axel Pawlik的呼吁与此“不谋而合”，他强调，“政府部门应该在本国的IPv6部署推进中扮演主要角色。”CNNIC在2008年提议启动“IP地址国家行动计划”，呼吁从国家层面，在组织机构、技术标准、资金和政策等多个方面入手，根据IPv4地址耗尽的时间段来整体布局我国的IPv6推进计划，确保我国能够顺利地从IPv4过渡到下一代IPv6地址。据了解，CNNIC已经累计为我国分配IPv4地址5600万个。

相关链接：

http://www.hudong.com/wiki/IPv4

http://baike.soso.com/v451531.htm