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DAY 4
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金盾獎的準備之路系列 第 4

DAY4- 網路協定:IPv4與IPv6

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IPv4

由32bits組成,以8位元為單位把32bits分成四個部分並在其間以「.」作為間隔並用二進位作表示
例:140.134.10.1 -> 10001100.10000110.00001010.00000001。
傳輸型態為兩種:單點傳播(Unicast;1-to-1)跟多點群播(Multicast;1-to-many)。
在規劃的時候將位址劃分為A、B、C、D、E類,下圖為他們的格式,後面會各個介紹:
S__66183171

A類位址:最左邊的1個位元設為0,表示範圍為:0.0.0.0~126.255.255.255。A類網絡用第一組數字表示網絡本身的地址,後面三組數字作為連接於網絡上的主機的地址。各網路系統左邊第一個位元十進位數為0-127間,例如24.3.12.4,可以從24知道這個為A類位址。
B類位址:最左邊的2個位元設為10,表示範圍為:128.0.0.0~191.255.255.255,分配給一般的中型網絡。
C類位址:最左邊的3個位元設為110,表示範圍為:192.0.0.0~223.255.255.255,C類位址分配給小型網絡,如一般的區域網,可連接的主機數量是最少的。
D類位址:最左邊的4個位元設為1110,D類位址稱為廣播地址,供特殊協議向選定的節點發送時用。
E類位址:最左邊的4個位元設為1111,目前保留提供實驗網路使用。

IPv6

從僅有的32bits增加到128bits,在IPv6的環境當中,網路節點不再侷限於電腦,家電、水電錶等都可以有自己的IP位址。好處是可以發揮在物聯網的環境中,讓網路服務更加多元。
在傳播方式除了IPv4原有的兩種外還有一種任點傳播(Anycast;1-to-any)
位址寫法:表示方式是使用8組數字,每組為4個字元的16進位方法表示。區隔每個部分的方式亦與IPv4不同,是以「:」表示。如「1079:0BD3:6ED4:1D71:414B:2E2A:7144:72BE」,這樣就是一組標準的IPv6網路位址。

不過位址表示法太長,所以位址有所謂的省略規則,以下為2個省略規則:

  • 規則1:每組數字的第一個0可以省略,若整組皆為0,則以0表示。「0DB8」可以省略為「DB8」。
  • 規則2:為連續出現的0000可以省略成「::」,但一個IPv6位址,只能出現一次「::」來省略0。
    由於IPv6的位址經過省略後,依舊不方便一般人記憶。所以在網頁存取位址,或撰寫應用程式呼叫網址時,建議不要直接使用IPv6位址,應該使用DNS網域名稱會較為方便。(DNS之後會提到)

結語

IPv6的優點如下

  • 定址容量的延展:32變成128bits
  • 簡化標頭格式:好讓提升效率
  • 延伸標頭與選擇項的改進:可以在封包轉送上更有效率,如果有新的選擇定義也較容易整合
  • 流量標示能力:在封包上加上標示,可以達到即時服務等特殊處理機制的需求
  • 認證與隱私:因為是固定標頭,所以不會增加硬體負擔
  • 漫遊機制:可以有效降低封包在網路上的流量,對傳輸延遲也有幫助

參考資料


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