什么是 IPv4 地址？

IPv4 是美国国防部在其高级研究计划局网络 (ARPANET) 上推出的第一个互联网协议版本。 它能够产生数十亿个IP地址，这是IPv4的突出特点之一。 自 1983 年推出 IPv4 以来，随着更多物联网设备的出现，我们正处于 IP 地址枯竭的边缘。 在本文中，除了了解什么是 IPv4 地址，您还将了解 IPv4 的优点和缺点。

什么是 IPv4 地址？

IPv4 是 Internet 协议的第一个版本。 它使用32 位地址空间，这是最常用的 IP 地址。 这个 32 位地址写成四个数字，用十进制分隔。 每组数字称为一个八位字节。 每个八位字节中的数字范围为0-255 。 IPv4 能够创建 43 亿个唯一的 IP 地址。 IPv4 地址的一个例子是234.123.42.65。 在本文中，我们还将了解如何使用 IPv4 到二进制转换器方法将 IPv4 地址转换为二进制代码。

IPv4 的一部分

IP地址由三部分组成：

• 网络： IP地址的这一部分标识了IP地址所属的网络。 IP 地址的左侧称为网络部分。
• 主机： IP 地址的主机部分通常彼此不同，以唯一标识 Internet 上的设备。 但是，对于网络上的每个主机，网络部分都是相似的。

例如，此 IP 地址 (234.123.42.65 ) 的网络和主机部分是：

• 子网号：它是 IP 地址的可选部分。 它是将 IP 地址划分为许多较小的段。 它有助于互连网络并减少流量。

将 IPv4 地址转换为二进制代码

虽然我们使用 IPv4 作为 32 位数字地址，但计算机和网络使用二进制语言。 让我们了解如何使用 IPv4 到二进制转换器方法将 IP 地址转换为二进制语言。 正如我们前面所读到的八位字节是什么，每个八位字节中的位都用一个数字表示。 我们现在将了解如何使用 8 位八位字节图。 它由一个代表每个位值的数字组成。

这是 IP 地址：234.123.42.65，我们将使用八位字节图将其转换为二进制语言。 八位字节中的每一位表示为 1 或 0。第一个八位字节由数字 234 组成。现在我们必须找出八位字节图中的哪些数字加起来为 234。加起来为 234 的数字是 128+ 64+32+8+2。 同样，所有相加的数字用 1 表示，而其余的数字用 0 表示。

因此，234 的二进制数是 11101010。同样，这个过程是用所有八位字节执行的。

因此，IP 地址 234.123.42.65 的二进制语言为 11101010.01111011.00101010.01000001

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IPv4-OSI 模型

国际标准组织给出了通信系统的 OSI 模型。 OSI 代表开放系统互连。 该模型由解释系统应如何使用不同协议与另一个系统通信的层组成。 每一层在通信系统中都起着至关重要的作用。 OSI 模型由以下层组成：

• 应用程序（第 7 层）：应用程序层离用户最近。 该层的主要功能是接收和显示来自和向用户的数据。 该层有助于通过较低级别与另一端的应用程序建立通信。 例如，TelNet 和 FTP。
• 表示层（第 6 层）：表示层用于处理。 处理部分包括将数据从应用程序格式转换为网络格式或从网络格式转换为应用程序格式。 例如，数据的加密和解密。
• 会话（第 5 层）：会话层在两台计算机需要通信时发挥作用。 这些会话是在需要用户响应的情况下创建的。 该层负责会话的建立、协调和到期。 例如，密码验证。
• 传输（第 4 层）：传输层确保数据从一个网络传输到另一个网络的所有方面，包括数据量、速度和目的地。 TCP/IP 和 UDP 在这一层工作。 它从上述层接收数据，将其分解为称为段的较小块，然后进一步将其传递给网络层。
• 网络（第 3 层）：网络层负责将数据包或分段路由到它们的目的地。 具体来说，这一层有效地选择正确的路径到达正确的位置。
• 数据链路（第 2 层）：数据链路层负责将源数据从第一层（即物理层）传输到上述各层。 这一层还负责修复传输过程中出现的错误。
• 物理层（第 1 层）：物理层是 OSI 模型的最后一层。 该层包括通信结构和硬件组件，例如电缆类型和长度、引脚布局、电压等。

IPv4 数据包结构

IPv4 数据包由两部分组成：标头和数据。 它能够承载65,535 字节。 IP 标头的长度范围为 20 到 60 个字节。 报头包括主机和目标地址，以及帮助数据包到达目的地的其他信息字段。

IPv4 数据包头

IPv4 包头有 13 个必填字段。 让我们了解它们及其作用：

• 版本：它是一个 4 位的头字段。 它提供有关正在使用的 IP 的当前版本的信息。
• Internet 标头长度 (IHL)：这是整个 IP 标头的长度。
• 服务类型：此字段提供有关传输中数据包顺序的信息。
• 总长度：该字段表示 IP 头的总长度。 该字段的最小大小为 20 字节，而最大大小为 65,535 字节。
• 标识：标头部分的标识字段有助于识别在数据传输过程中分离的数据包的不同部分。
• ECN： ECN 代表显式拥塞通知。 该字段负责检查传输路径中数据包的过度拥挤情况。
• 标志：这是一个 3 位字段，指示是否需要根据数据大小对 IP 数据包进行分段。
• 片段偏移量：片段偏移量是一个 13 位的字段。 它可以对 IP 数据包中的分段数据进行排序和定位。
• 生存时间 (TTL)：它是与每个数据包一起发送的一组值，目的是避免包围数据包。 附加到每个 IP 数据包的数值在经过其路由上的每个路由器后都会减少 1。 一旦 TTL 值达到 1，IP 数据包就被废弃。
• 协议：协议是一个 8 位字段，负责传达有关 IP 数据包属于哪个协议的网络层信息。
• 报头校验和：该字段负责发现报头和接收到的数据包中的通信错误。
• 源 IP 地址：这是一个 32 位字段，由发送者的 IPv4 地址组成。
• 目标 IP 地址：这是一个 32 位的字段，由接收方的 IPv4 地址组成。
• 选项：当国际人道法的长度大于 5 时，选项字段开始使用。

现在，让我们了解一下 IPv4 协议的特点和 IPv4 的优缺点。

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IPv4的特点

下面列出了 IPv4 的特性：

• IPv4 使用 32 位 IP 地址。
• 地址中的数字由一个称为句点的小数分隔。
• 它由单播、多播和广播地址类型组成。
• IPv4 由十二个标头字段构成。
• IPv4 支持虚拟长度子网掩码 (VLSM)。
• 它使用Post Address Resolution Protocol映射到 Mac 地址。
• 网络是使用DHCP （动态主机配置程序）或使用手动模式设计的。

IPv4的优缺点

我们来看看IPv4的优缺点：

IPv4的优势

• IPv4 的网络分配和兼容性值得称道。
• 它具有高效的路由服务。
• IPv4 地址提供了完美的编码。
• 它可以通过网络轻松连接到多个设备。
• 它是特定的通信方式，多在多播组织中。

IPv4的缺点

• IPv4 地址处于枯竭的边缘。
• IPv4 系统管理是劳动密集型的、复杂的、缓慢的。
• 它提供低效和不足的 Internet 路由。
• 它的可选安全功能。

因此，这些是 IPv4 协议的优点和缺点。

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虽然，IPv4 的高级版本发生了转变，即IPv6 。 尽管 IPv4 地址已用尽，但由于其兼容性，它仍在继续使用。 我们希望我们的文档能够很好地指导您了解什么是 IPv4 地址。 在下面的评论部分留下您的疑问或建议（如果有）。