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網際網路歷史•9 分鐘閱讀•2026年10月8日

IPv4 與 IPv6 演進史:從 ARPANET、位址耗盡到全球部署

探索網際網路協定的歷史長河:從 RFC 791 到 IANA 位址耗盡,再到現代純 IPv6 雲端網路。

IP
作者: 網路工程架構團隊

1. ARPANET 起源与 IPv4 的诞生(1973–1981)

20 世纪 70 年代初,ARPANET 采用 NCP 协议。面对异构網路互联的挑战,DARPA 科学家 Vinton Cerf 与 Robert Kahn 提出了 TCP/IP 体系。1981 年 9 月,Jon Postel 主编制定了 RFC 791,标志着 IPv4 正式确立。1983 年 1 月 1 日(Flag Day),ARPANET 永久关停 NCP,全球互联网正式转入 TCP/IP 纪元。

2. 为何 IPv4 选择 32 位地址?

RFC 791 规定了 32 位地址长度,提供 4,294,967,296 个地址。在 1981 年仅有几百台大学主機联网的时代,43 亿地址看起来取之不尽。

3. 分类编址时代与消耗危机(1981–1993)

固定的 A/B/C 类划分导致 B 类网段极速告罄,路由表呈指数级爆炸。

4. 延续寿命的救急发明:CIDR、NAT 与 RFC 1918(1993–1996)

  1. CIDR(RFC 1519 - 1993):废除分类机制,引入超网路由聚合。
  2. 私有地址空间(RFC 1918 - 1996):指定内网非路由段(10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16)。
  3. NAT(RFC 1631 - 1994):借助端口复用实现万千设备共用单个公网 IP。

5. IPv5 去了哪里?版本 5 的历史谜团

Version Bit Nibble:
0100 (Binary 4) = IPv4 (RFC 791)
0101 (Binary 5) = ST / ST-II (Internet Stream Protocol - RFC 1190 & RFC 1819)
0110 (Binary 6) = IPv6 (RFC 2460 & RFC 8200)

版本号 5 被分配给实验性的互联网流协议(ST / ST-II, RFC 1190)用于实时音视频。为避免协议栈解析碰撞,下一代协议直接被命名为 IPv6。

6. IPv6 的国际标准化历程(1994–1998)

基于 Steve Deering 与 Robert Hinden 的 SIPP 提案,IETF 于 1998 年发布 RFC 2460,并在 2017 年正式确立为 RFC 8200 互联网正式标准,带来了固定 40 字节报头、SLAAC 与彻底根除广播风暴等创新。

7. IPv4 地址耗尽历史时间线

Timeline of IPv4 Exhaustion Milestones:
• Feb 3, 2011:  IANA distributes the final five /8 blocks to the 5 RIRs.
• Apr 15, 2011: APNIC (Asia-Pacific) exhausts standard free pool.
• Sep 14, 2012: RIPE NCC (Europe & Middle East) exhausts free pool.
• Jun 10, 2014: LACNIC (Latin America & Caribbean) exhausts free pool.
• Sep 24, 2015: ARIN (North America) exhausts free pool.
• Nov 25, 2019: RIPE NCC allocates its very last remaining IPv4 block.

8. 现状与未来:纯 IPv6(IPv6-Only)架构

主流移动蜂窝網路(如中国电信、中国移动、T-Mobile)全面拥抱纯 IPv6 核心网,通过 464XLAT(RFC 6877) 兼容旧版应用。全球顶尖互联网企业(Google、Cloudflare)超过一半流量原生跑在 IPv6 上。

標籤:#IPv4 歷史#IPv6 演進#ARPANET#RFC 791#Dual-Stack

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