我们每天执行的许多任务——支付账单、订餐、订票——都是通过互联网进行的。如果你在在线执行任务时遇到延迟问题，可能与你的IP地址有关。了解IP地址是什么以及如何工作可以帮助你排查网络问题。本文介绍了互联网协议的基础知识，并解释了IPv4和IPv6之间的区别，以便你选择能够确保安全和高效路由性能的选项。
什么是IP？
简而言之，互联网协议（IP）是一套管理网络通信的规则。设备通过这些规则交换数据。就像家庭地址可以区分不同的公寓一样，IP地址可以区分设备，并确保信息到达目标接收者。因此，IP是使全球网络运行成为可能的技术之一。
IP地址看起来像是一系列用点或冒号分隔的数字。这些数字的范围是从0到255。例如，104.21.88.79就是一个这样的地址。IP由互联网服务提供商（ISP）分配给设备。这个数字不是随机的，而是由互联网号码分配机构 (IANA)生成的。每个设备都有其自己的IP。
IP 的工作原理
想象一下，你正在给同事写一封电子邮件。你写完后，按下“发送”，一瞬间，同事就读到了它。你有没有想过这中间发生了什么？你的电子邮件究竟是如何到达同事的？
关键在于，我们的语言与计算机使用的语言大不相同。这就是为什么计算机在向另一台设备传递消息时，会将其翻译成电子信号的语言。翻译由包括 IP 在内的通信协议的不同层执行。后者的作用是将消息分解为数据块，以便设备进行交换，并重新组装数据块，以便收件人收到与发送时完全相同的消息。
如何保护你的 IP 地址
如果 IP 地址被盗用，可能会泄露一些有关你在线活动的信息，你可能希望保密这些信息。为了防止这种情况发生，你可以隐藏 IP。除了保密你的在线活动外，这还可以绕过当地的互联网限制并保护你的数据免受政府监视。以下是隐藏 IP 的一些简单步骤：
- 强密码：防止第三方访问你设备的主要障碍之一是设备密码。最好创建一个强而独特的密码，而不是使用默认密码。
- VPN：虚拟专用网络 (VPN) 充当你和互联网之间的中介。VPN 会加密你的数据，并通过其专用服务器而不是你的 ISP 进行路由。通过这种方式，你的数据是加密的，并且来自 VPN，而不是你自己的设备。2022 年有许多VPN 服务可供选择：它们因加密方法和月度计划而异。许多 VPN 是免费的或提供免费试用。
- 代理服务器：与 VPN 一样，代理服务器会加密并隐藏用户的 IP 地址。但与前者不同的是，它们不会加密网络活动，这意味着如果代理服务器被黑客入侵，第三方可能会访问你的数据。如果你需要隐藏单个网站的 IP，代理服务器是一个不错的选择。代理服务器可以分为不同类型，最好了解有关每种类型的更多详细信息，以确定哪种代理服务器最能满足你的需求。
- Tor： Tor 是一款网络浏览器，它通过加密你的在线活动、用另一个 IP 替换你的 IP 以及在你每次离开网站时清除 cookie 和浏览历史记录来保护你的数据。
- 反检测浏览器：此类浏览器不仅为每个设备而且为每个在线帐户创建独特的数字指纹，从而保护你的隐私。这意味着你可以使用多个网络帐户，而不会被识别为单个用户。这对于需要出于商业目的管理多个帐户的企业尤其重要。
IPv4 和 IPv6
路由性能的安全性和有效性取决于你的 IP 地址类型：IPv4 还是 IPv6。让我们仔细看看这两种类型的核心功能以及它们之间的区别。
什么是 IPv4？
尽管名称如此，但 Internet 协议版本 4 (IPv4) 实际上是自 1983 年以来一直在使用的协议的第一个版本。此版本基于 32 位地址方案。此类地址的一个示例是 192.0.2.146。此版本的一些核心功能包括
- 无连接通信；
- 一个简单的虚拟通信层，用于连接多样化的设备；
- 占用内存较小；
- 数以百万计的设备正在使用它。
IP 的第四个版本存储了超过 40 亿个地址，并支持超过 90% 的互联网流量。然而，它的资源即将耗尽。考虑到世界人口为 77 亿，许多人使用不止一台设备，这并不奇怪。例如，美国疾病控制和预防中心 (CDC) 进行的一项民意调查显示，美国的一个典型家庭使用三台以上的设备。这项民意调查是在五年前进行的，自那以后，这个数字似乎不太可能下降。这就是为什么设计一种较新的协议作为更有效的替代方案的原因。
什么是 IPv6？
Internet 协议版本 6 (IPv6) 是最新的 IP 版本，旨在满足日益增长的 IP 地址需求，而其前身无法满足这一需求。与第四版相比，IPv6 IP 地址包含数字和字母，并以冒号而不是句点分隔。此类地址的示例为 2002:db8::8a3f:362:7897。此版本的一些核心功能包括
- 分层基础设施，使路由更加紧凑和高效；
- 有状态和无状态的自动配置；
- 控制数据包发送的扩展选项：流量类别和流标签字段；
- 邻居发现协议解决了邻居节点交互的问题。
IP 的第六个版本基于 128 位地址方案，这意味着它可以存储多达 340 亿亿个地址（而第四个版本存储了 40 亿个地址）。这样，基于 IPv6 的网络可以存储的地址比整个 IPv4 空间还要多。
IPv4 与 IPv6的比较
尽管这两个版本的 IP 具有共同的用途，但它们的设计方式也存在一些根本差异。
| IPv4 | IPv6 |
| 32 位地址方案 | 128 位地址方案 |
| 数字寻址方法；数字用点分隔 | 字母数字寻址方法；数字和字母用冒号分隔 |
| 12 个标题字段 | 8 个标头字段 |
| 使用手动配置 | 使用自动配置 |
| 支持广播地址 | 不支持广播地址；但支持多播地址 |
| 校验和字段 | 没有校验和字段，以简化报头并加快数据包发送速度 |
设计上的差异导致了两种协议运行方式的差异：
- 速度：根据目前可用的速度测试，两种版本的 IP 速度大致相同。同时，IPv6 的设计，特别是它不使用网络地址转换 (NAT) 的事实，表明它有可能比目前的 IPv4 表现出更快的性能。目前，后者的优势在于它拥有更多用户并且优化得更好。未来，IPv6 很有可能通过进一步的调整和优化赢得竞争。
- 配置： IPv4 使用手动配置，即所谓的动态主机配置协议 (DHCP)。DHCP 可自动完成向客户端分配 IP 的过程，易于实施，并且通常很可靠。与此同时，手动配置在安全性和效率方面比自动配置更容易受到攻击。因此，例如，当需要配置数百或数千台设备时，手动配置会变得相当耗时。从这个角度来看，IPv6 转向自动配置是一项重大改进。
- 安全性：理论上，两种版本的协议可以提供同等级别的安全性。这里的关键问题是 IPv6 的设计是安全的，而 IPv4 格式则具有安全性的潜力。因此，前者使用端到端加密，以便第三方无法解密用户的流量。而后者可以提供类似的安全性，但要享受它，需要使用 Internet 协议安全 (IPSec)，它嵌入在 IPv6 中，但对于 IPv4 来说是可选的。除此之外，在使用第四版时，必须跟踪 IPsec 更新，以确保协议按预期工作。
IPv6 的优势
综上所述，IPv6相较于之前的版本具有一些优势。
- 它不需要 NAT，因此提供更高的性能速度。
- 它使用自动配置，比手动配置更安全、更高效。
- 使用自动配置可以简化管理。
- 它使用更简单的标头，使 IPv6 能够加快数据包的发送速度。
- 它具有增强的 QoS（例如，流量类别、流标签字段）。
- 它通过邻居发现协议解决了邻近节点交互的问题。
- 由于它提供的路线得到了简化，因此更加高效。
IPv4 到 IPv6
鉴于 IPv6 的诸多优势，从长远来看，完全可以预期 IPv6 将完全取代 IPv4。然而，目前，该协议的两个版本共存：第四版使用更频繁，优化程度更高，而第六版的设计更有利，可以实现更安全、更快速、更高效的路由。从 IPv4 到 IPv6 的过渡可以使用以下三种策略之一进行：
- 双栈：该策略允许两个版本灵活共存，可能对企业网络有用。
- 隧道：该策略建议将 IPv6 数据包封装到 IPv4 数据包中，以便其通过第四版的基础设施进行路由。
- NAT 协议转换：该策略意味着使用将 IPv6“转换”为 IPv4 和将 IPv4“转换”为 IPv6 的 NAT 协议。
为什么大多数人使用IPv4？我应该使用IPv4还是IPv6？
从IPv4完全过渡到IPv6将是昂贵且耗时的，并且几乎难以实现。IPv4已经使用了四十年，因此需要时间来用新版本替代它。如果可能的话，最佳选择是同时使用这两个版本。
我可以同时使用IPv4和IPv6吗？
可以，某些设备允许同时使用这两个版本。双栈策略可以帮助你做到这一点。
我可以将IPv6转换为IPv4吗？
从技术上讲，这是可能的。然而，由于IPv6地址的潜在数量远大于IPv4地址，因此不可能将它们全部转换。
有IPv5吗？
IPv5确实是在20世纪80年代开发的。然而，该协议并未被广泛部署，主要是因为它使用了与IPv4相同的32位地址方案。
当IPv4的资源完全耗尽时会发生什么？
即使IPv4的地址池耗尽（这一天不可避免会到来），现有的IPv4地址预计仍会像以前一样工作。将需要更多策略来允许这两个版本的健康共存。
玩游戏时应该使用IPv4还是IPv6？
简单来说，IPv6是玩游戏的更好选择。IPv6的一个主要优势是它提供了更高的路由性能速度，这一点对游戏特别有意义。此外，它消除了使用端口转发的需要。