什麼是 IPv4 地址？

IPv4 是美國國防部在其高級研究計劃局網絡 (ARPANET) 上推出的第一個互聯網協議版本。 它能夠產生數十億個IP地址，這是IPv4的突出特點之一。 自 1983 年推出 IPv4 以來，隨著更多物聯網設備的出現，我們正處於 IP 地址枯竭的邊緣。 在本文中，除了了解什麼是 IPv4 地址，您還將了解 IPv4 的優點和缺點。

什麼是 IPv4 地址？

IPv4 是 Internet 協議的第一個版本。 它使用32 位地址空間，這是最常用的 IP 地址。 這個 32 位地址寫成四個數字，用十進制分隔。 每組數字稱為一個八位字節。 每個八位字節中的數字範圍為0-255 。 IPv4 能夠創建 43 億個唯一的 IP 地址。 IPv4 地址的一個例子是234.123.42.65。 在本文中，我們還將了解如何使用 IPv4 到二進制轉換器方法將 IPv4 地址轉換為二進制代碼。

IPv4 的一部分

IP地址由三部分組成：

• 網絡： IP地址的這一部分標識了IP地址所屬的網絡。 IP 地址的左側稱為網絡部分。
• 主機： IP 地址的主機部分通常彼此不同，以唯一標識 Internet 上的設備。 但是，對於網絡上的每個主機，網絡部分都是相似的。

例如，此 IP 地址 (234.123.42.65 ) 的網絡和主機部分是：

• 子網號：它是 IP 地址的可選部分。 它是將 IP 地址劃分為許多較小的段。 它有助於互連網絡並減少流量。

將 IPv4 地址轉換為二進制代碼

雖然我們使用 IPv4 作為 32 位數字地址，但計算機和網絡使用二進制語言。 讓我們了解如何使用 IPv4 到二進制轉換器方法將 IP 地址轉換為二進制語言。 正如我們前面所讀到的八位字節是什麼，每個八位字節中的位都用一個數字表示。 我們現在將了解如何使用 8 位八位字節圖。 它由一個代表每個位值的數字組成。

這是 IP 地址：234.123.42.65，我們將使用八位字節圖將其轉換為二進制語言。 八位字節中的每一位表示為 1 或 0。第一個八位字節由數字 234 組成。現在我們必須找出八位字節圖中的哪些數字加起來為 234。加起來為 234 的數字是 128+ 64+32+8+2。 同樣，所有相加的數字用 1 表示，而其餘的數字用 0 表示。

因此，234 的二進制數是 11101010。同樣，這個過程是用所有八位字節執行的。

因此，IP 地址 234.123.42.65 的二進制語言為 11101010.01111011.00101010.01000001

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IPv4-OSI 模型

國際標準組織給出了通信系統的 OSI 模型。 OSI 代表開放系統互連。 該模型由解釋系統應如何使用不同協議與另一個系統通信的層組成。 每一層在通信系統中都起著至關重要的作用。 OSI 模型由以下層組成：

• 應用程序（第 7 層）：應用程序層離用戶最近。 該層的主要功能是接收和顯示來自和向用戶的數據。 該層有助於通過較低級別與另一端的應用程序建立通信。 例如，TelNet 和 FTP。
• 表示層（第 6 層）：表示層用於處理。 處理部分包括將數據從應用程序格式轉換為網絡格式或從網絡格式轉換為應用程序格式。 例如，數據的加密和解密。
• 會話（第 5 層）：會話層在兩台計算機需要通信時發揮作用。 這些會話是在需要用戶響應的情況下創建的。 該層負責會話的建立、協調和到期。 例如，密碼驗證。
• 傳輸（第 4 層）：傳輸層確保數據從一個網絡傳輸到另一個網絡的所有方面，包括數據量、速度和目的地。 TCP/IP 和 UDP 在這一層工作。 它從上述層接收數據，將其分解為稱為段的較小塊，然後進一步將其傳遞給網絡層。
• 網絡（第 3 層）：網絡層負責將數據包或分段路由到它們的目的地。 具體來說，這一層有效地選擇正確的路徑到達正確的位置。
• 數據鏈路（第 2 層）：數據鏈路層負責將源數據從第一層（即物理層）傳輸到上述各層。 這一層還負責修復傳輸過程中出現的錯誤。
• 物理層（第 1 層）：物理層是 OSI 模型的最後一層。 該層包括通信結構和硬件組件，例如電纜類型和長度、引腳佈局、電壓等。

IPv4 數據包結構

IPv4 數據包由兩部分組成：標頭和數據。 它能夠承載65,535 字節。 IP 標頭的長度範圍為 20 到 60 個字節。 報頭包括主機和目標地址，以及幫助數據包到達目的地的其他信息字段。

IPv4 數據包頭

IPv4 包頭有 13 個必填字段。 讓我們了解它們及其作用：

• 版本：它是一個 4 位的頭字段。 它提供有關正在使用的 IP 的當前版本的信息。
• Internet 標頭長度 (IHL)：這是整個 IP 標頭的長度。
• 服務類型：此字段提供有關傳輸中數據包序列的信息。
• 總長度：該字段表示 IP 頭的總長度。 該字段的最小大小為 20 字節，而最大大小為 65,535 字節。
• 標識：標頭部分的標識字段有助於識別在數據傳輸過程中分離的數據包的不同部分。
• ECN： ECN 代表顯式擁塞通知。 該字段負責檢查傳輸路徑中數據包的過度擁擠情況。
• 標誌：這是一個 3 位字段，指示是否需要根據數據大小對 IP 數據包進行分段。
• 片段偏移量：片段偏移量是一個 13 位的字段。 它可以對 IP 數據包中的分段數據進行排序和定位。
• 生存時間 (TTL)：它是與每個數據包一起發送的一組值，目的是避免包圍數據包。 附加到每個 IP 數據包的數值在經過其路由上的每個路由器後都會減少 1。 一旦 TTL 值達到 1，IP 數據包就被廢棄。
• 協議：協議是一個 8 位字段，負責傳達有關 IP 數據包屬於哪個協議的網絡層信息。
• 報頭校驗和：該字段負責發現報頭和接收到的數據包中的通信錯誤。
• 源 IP 地址：這是一個 32 位字段，由發送者的 IPv4 地址組成。
• 目標 IP 地址：這是一個 32 位的字段，由接收方的 IPv4 地址組成。
• 選項：當國際人道法的長度大於 5 時，選項字段開始使用。

現在，讓我們了解一下 IPv4 協議的特點和 IPv4 的優缺點。

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IPv4的特點

下面列出了 IPv4 的特性：

• IPv4 使用 32 位 IP 地址。
• 地址中的數字由一個稱為句點的小數分隔。
• 它由單播、多播和廣播地址類型組成。
• IPv4 由十二個標頭字段構成。
• IPv4 支持虛擬長度子網掩碼 (VLSM)。
• 它使用Post Address Resolution Protocol映射到 Mac 地址。
• 網絡是使用DHCP （動態主機配置程序）或使用手動模式設計的。

IPv4的優缺點

我們來看看IPv4的優缺點：

IPv4的優勢

• IPv4 的網絡分配和兼容性值得稱道。
• 它具有高效的路由服務。
• IPv4 地址提供了完美的編碼。
• 它可以通過網絡輕鬆連接到多個設備。
• 它是特定的通信方式，多在多播組織中。

IPv4的缺點

• IPv4 地址處於枯竭的邊緣。
• IPv4 系統管理是勞動密集型的、複雜的、緩慢的。
• 它提供低效和不足的 Internet 路由。
• 它的可選安全功能。

因此，這些是 IPv4 協議的優點和缺點。

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雖然，IPv4 的高級版本發生了轉變，即IPv6 。 儘管 IPv4 地址已用盡，但由於其兼容性，它仍在繼續使用。 我們希望我們的文檔能夠很好地指導您了解什麼是 IPv4 地址。 在下面的評論部分留下您的疑問或建議（如果有）。