IPv4与IPv6

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• 英文小册原文地址：beej.us/guide/bgnet…
• 作者：Beej
• 中文翻译地址：www.chanmufeng.com/posts/netwo…

现将目录贴下：

• 什么是socket
  • 两种Socket
  • 漫谈网络
• IP地址、struct以及地址转换
  • IP地址，IPv4和IPv6
  • 字节序
  • struct结构
  • 再谈IP地址
• 从IPv4迁移到IPv6
  • IP地址，IPv4和IPv6
  • 字节序
  • struct结构
  • 再谈IP地址
• System call 或 Bust
  • getaddrinfo()—准备开始！
  • socket()—拿到文件描述符！
  • bind()—我在监听哪个端口?
  • connect()—嘿，你好啊！
  • listen()—会有人联系我吗?
  • accept()—感谢呼叫3490端口
  • send() and recv()—跟我唠唠吧，宝儿!
  • sendto() and recvfrom()—用DGRAM风格跟我说话
  • close() and shutdown()—滚犊子！
  • getpeername()—你哪位?
  • gethostname()—我是谁?
• Client-Server基础
  • 一个简单的流服务器
  • 一个简单的流客户端
  • Datagram Sockets
• 技术进阶
  • Blocking—何谓阻塞？
  • poll()—同步的I/O多路复用
  • select()—老古董的同步I/O多路复用
  • 数据只传了一部分怎么办？
  • Serialization-如何封装数据？
  • 数据封装
  • 广播数据包-大声说「Hello，World」

远在「卧龙凤雏」成为贬义词之前，就有一个很棒的网络路由系统（ network routing system）了，称为互联网通信协议第四版（ Internet Protocol Version 4），又称为 IPv4。它的地址由4个字节组成，通常被写作点分十进制的形式，即四个字节被分开用十进制写出，中间用点分隔，比如：192.0.2.111。

你大概率见过不少IPv4的地址了。

实际上，在撰写本文之前，几乎整个互联网的各个网站都还用的是IPv4。

人们用IPv4用的很开心，一切都是如此美好。直到一个叫 Vint Cerf 的老头儿提出了警告，说是IPv4的地址即将耗尽。

除了警告每个人即将到来的IPv4危机，Vint Cerf 本身还是鼎鼎大名的“Internet之父”，我实在是没有什么资格评判他的判断。

IPv4地址耗尽？这怎么可能呢？32-bit的IPv4有几十亿个IP地址呢，我们真的有几十亿台电脑在用吗？

是的。

一开始在电脑数量还不多的时候，大家也是认为这个数量已经足够了，几十亿已经算是一个天文数字了。甚至当时还很慷慨地分给某些大型组织几百万个IP地址给他们使用（比如Xerox、MIT、Ford、HP、IBM、GE、AT&T 及某个名为 Apple 的小公司，等等）。

事实上，要不是我们用了一些小手段（NAT转换等），IPv4早就被用尽了。

我们现在生活于每个人、每台电脑、每部计算器、每个电话、每部停车计时收费器，甚至是每个玩具小狗（没什么不可能的）都有一个IP地址的时代。

于是乎，128-bit的IPv6诞生了。

Vint Cerf 或许是不朽的，可是谁也架不住在每次地址不够用而研发下一代Internet协议的时候，他老人家出来嘟囔一句：“我早就说过了吧...。。。”

所以，我们应该怎么堵住他的嘴？

我们需要更多的地址，不只是需要两倍以上的地址、也不止几十亿倍、更不止于千兆倍，而是需要79✖️百万✖️十亿✖️兆倍以上的可用地址！我们终将见识到。

你可能会说：“真的吗？这个数字大的让我有点不可置信。”

32-bit和128-bit听起来差得并不算太多，只是多了96个bit而已。但是需要注意的是，这里说的可是等比数列，32 bits可以表示$2^{32}$ 个数字，128 bits可以表示$2^{128}$（大约340个兆兆兆）个数字，大到我都不知道怎么读。。。。。。这么说吧，这个数字相当于宇宙中的每颗星星都能拥有一百万个 IPv4 地址。

忘记点分十进制的IPv4的写法吧，现在我们有了16进制表示法，每两个字节之间用:分隔，类似这样：

2001:0db8:c9d2:aee5:73e3:934a:a5ae:9551

还没完呢！大多时候，IP地址里边会有很多个0，你可以将它们压缩到两个冒号之间，而且可以省略每个字节对开头的0。例如，这些地址对中的每一对都是等价的：

2001:0db8:c9d2:0012:0000:0000:0000:0051
2001:db8:c9d2:12::51
    
2001:0db8:ab00:0000:0000:0000:0000:0000
2001:db8:ab00::
    
0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001
::1

地址 ::1 是個 loopback（本地回环）地址，相当于 IPv4 中的127.0.0.1。

最后，你可能会碰到 IPv6 与 IPv4 兼容的模式。你如果愿意，你可以将 IPv4地址 192.0.2.33 用 IPv6 形式表示：::ffff:192.0.2.33。

事实上，IPv6的创建者们已经肆无忌惮地保留了万亿计的地址以供备用，这真是太有趣了，但坦白地讲，我们有这么多地址，谁在意呢？