IPv4（Internet Protocol version 4）是互联网通信的核心协议，使用32位地址，理论上提供约43亿个唯一地址。其地址通常以点分十进制表示，如192.168.1.1。随着设备数量激增，IPv4地址面临枯竭，促使了NAT（网络地址转换）等技术的广泛应用。
- 地址分类：A、B、C、D、E类地址，满足不同规模网络需求
- 子网划分：通过子网掩码优化地址分配，提高网络效率
- 私有地址：10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16专用于内部网络
IPv6：下一代互联网协议
IPv6（Internet Protocol version 6）采用128位地址长度，地址数量近乎无限，彻底解决地址耗尽问题。其地址表示为八组四位十六进制数，如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。
IPv6不仅扩展了地址空间，更在安全性、移动性和服务质量方面实现显著提升
| 特性 | IPv4 | IPv6 |
|---|---|---|
| 地址长度 | 32位 | 128位 |
| 地址表示 | 点分十进制 | 冒号分隔十六进制 |
| 地址配置 | 手动/DHCP | 自动配置 |
| 安全性 | 可选(IPsec) | 内置(IPsec) |
TCP协议：可靠传输的保障
传输控制协议（TCP）是面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。它通过三次握手建立连接，确保数据传输的完整性和顺序性。
- 连接管理：三次握手建立连接，四次挥手终止连接
- 流量控制：滑动窗口机制防止发送方淹没接收方
- 拥塞控制：慢启动、拥塞避免、快速重传等算法优化网络性能
TCP三次握手过程
TCP通过三次握手建立可靠连接：客户端发送SYN报文，服务器回应SYN-ACK，客户端最后发送ACK确认。这个过程确保双方都能正常收发数据，为后续数据传输奠定基础。
路由技术：网络流量的导航系统
路由是决定数据包从源到目的地路径的过程，涉及路由协议、路由表和转发决策。路由器根据路由协议学习网络拓扑，构建路由表，实现数据包的高效转发。
- 静态路由：管理员手动配置，适用于简单网络
- 动态路由：路由器自动交换信息，适应网络变化
- 路由协议：RIP、OSPF、BGP等，各具特色和应用场景
主要路由协议对比
| 协议 | 类型 | 适用场景 | 特点 |
|---|---|---|---|
| RIP | 距离矢量 | 小型网络 | 简单易用，跳数限制 |
| OSPF | 链路状态 | 企业网络 | 快速收敛，分层设计 |
| BGP | 路径矢量 | 互联网骨干 | 策略路由，稳定性强 |
网络协议协同工作
在实际网络通信中，IPv4/IPv6、TCP和路由技术协同工作，构成完整的通信体系。数据封装过程从应用层开始，经过传输层添加TCP头，网络层添加IP头，最后通过数据链路层和物理层传输。
理解各协议间的交互关系，是诊断和优化网络性能的关键
未来发展趋势
随着物联网、5G和云计算的发展，网络协议持续演进。IPv6部署加速，SRv6等新技术出现，TCP不断优化以适应高速网络环境。掌握这些核心知识，将为构建下一代网络基础设施提供坚实基础。
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