IPv4

概述

IPv4（Internet Protocol version 4）是互联网协议的第4版，使用32位地址（约43亿个唯一地址），1981年通过 RFC 791 标准化，至今仍是互联网的主要协议。

关键内容

地址结构

• 32位地址：分为网络号和主机号两部分
• 分层设计：网关只需根据网络号路由，减少路由表规模
• 约43亿个地址：1974年似乎绰绰有余，但2011年已耗尽

历史

• 源于 Cerf-Kahn 1974年论文中的分层地址方案
• 1978年 TCP 和 IP 分离时正式确立
• 1981年 RFC 791 标准化

地址耗尽

• 2011年全球 IPv4 地址耗尽
• 应对策略：NAT（网络地址转换）和 IPv6
• NAT 破坏了端到端原则——内部设备无法被外部主动访问

与 IPv6 的关系

• IPv6 使用128位地址（约 $3.4 \times 10^{38}$ 个地址）
• 1998年标准化，2024年全球部署率约45%
• 基础协议变更极端困难

来源

• raw/books/计算机科学/10-cerf-kahn-tcp-ip.md

相关

• TCP-IP — 协议族的网际层
• TCP-IP 论文 — 地址方案的来源
• Vinton Cerf — 论文作者
• Robert Kahn — 论文作者
• 网关与路由器 — 基于 IPv4 路由
• 端到端原则 — IPv4 实现端到端寻址