前言：IP地址由網絡號.NETid)和主機號(hostid)兩個層次組成，IP地址的層次結構與互聯網的層次結構是相互對應的，IP地址常用的主流格式為IPV4與IPV6兩種。
- IP地址的組成
IP地址的層次結構與互聯網的層次結構是相互對應的，互聯網使用的IP地址也采用了層次結構。IP地址由網絡號(netid)和主機號(hostid)兩個層次組成。
因此，IP地址的編址方式明顯地攜帶了位置信息。如果給出一個具體的IP地址，馬上就能知道它位于哪個網絡，這給IP互聯網的路由選擇帶來很大好處。
由于IP地址不僅包含了主機本身的地址信息，還包含了主機所在網絡的地址信息。因此，在將主機從一個網絡移到另一個網絡時，主機IP地址必須進行修改以正確地反映這個變化。
假如現在有一個IP地址202.113.100.81需要從網絡一轉移到網絡二，那么當它加入網絡二后，必須為它分配新的IP地址，否則就無法與互聯網上的其他主機正常通信。
- IPv4地址的分類與表示
一旦選擇了IP地址的長度并決定把地址分為兩部分，就必須決定每部分包含多少位。前綴部分需要足夠的位數以允許分配唯一的網絡號給互聯網上的每一個物理網絡，后綴部分也需要足夠的位數以允許從屬于同一網絡的每一臺計算機都分配到一個唯一的后綴。
但這不是簡單的選擇就可行的。因為一部分增加一位就意味著另一部分減少一位，選擇大的前綴可容納大量網絡，但限制了每個網的大小；選擇大的后綴意味著每個物理網絡能包含更多的計算機，但限制了網絡的總數。
IPv4協議規定，IP地址的長度為32位。這32位包括了網絡號部分(netid)和主機號部分(hostid)。
那么在這32位中，哪些位代表網絡號，哪些代表主機號呢?
在互聯網中，有的網絡具有成千上萬臺主機，而有的網絡僅僅有幾臺主機。為了適應各種網絡規模的不同，IP協議將IP地址分成A、B、 C、D和E五類，它們分別使用IP地址的前幾位加以區分。
原則上，n位前綴允許2n個不同的網絡，n位后綴允許在給定的網絡上廢品2n臺主機，下面就是五類地址的范圍：
①A類IP地址
一個A類IP地址是指，在IP地址的四段號碼中，第一段號碼為網絡號碼，剩下的三段號碼為本地計算機的號碼。如果用二進制表示IP地址的話，A類IP地址就由1字節的網絡地址和3字節主機地址組成，網絡地址的最高位必須是“0”。A類IP地址中網絡的標識長度為7位，主機標識的長度為24位，A類網絡地址數量較少，可以用于主機數達1600多萬臺的大型網絡。
②B類IP地址
一個B類IP地址是指，在IP地址的四段號碼中，前兩段號碼為網絡號碼，B類IP地址就由2字節的網絡地址和2字節主機地址組成，網絡地址的最高位必須是“10”。B類1P地址中網絡的標識長度為14位，主機標識的長度為16位，B類網絡地址適用于中等規模的網絡,每個網絡所能容納的計算機數為6萬多臺。
③C類lP地址
一個C類IP地址是指，在IP地址的四段號碼中，前三段號碼為網絡號碼，剩下的一段號碼為本地計算機的號碼。如果用二進制表示IP地址的話。c類IP地址就由3字節的網絡地址和1字節主機地址組成，網絡地址的最高位必須是“10”。C類IP地址中網絡的標識長度為21位，主機標識的長度為8位。C類網絡地址數量較多，適用于小規模的局域網絡，每個網絡最多只能包含254臺計算機。
④D類IP地址
D類地址用于在IP網絡中的組播，D類組播地址機制僅有有限的用處，一個組播地址是一個唯一的網絡地址它能指導報文到達預定義的IP地址組。D類地址空間和其他地址空間一樣,有其數學限制,D類地址的前4位恒為1110。
⑤E類IP地址
E類地址被定義但卻為腓保留作研究之用，因此Intemet上沒有可用的E類地址。
只是一般國際互聯網信息中心在分配IP地址時是按照網絡來分配的。因此只有說到網絡地址時我們才使用A類、B類、C類的說法。
但是隨著計算機網絡的迅猛發展及人們日常生活的廣泛使用，歐洲網絡協調中心（RIPE NCC）于2019年11月正式宣布：全球所有 43 億個 IPv4 地址已全部分配完畢。這意味著現有的 IPv4 地址資源已無法再分配給 ISP（網絡服務提供商）。
為了解決IPV4地址資源的耗竭，IETF小組在1998年規劃設計了相對完善的新一代地址資源—IPv6，并于當年提出了新的 IPv6 協議草案標準。至此新一代互聯網時代到來，新一代 IPv6 協議版本地址比 IPv4 協議版本地址容量更廣、數據格式更為簡潔、通信效率更高。但當前互聯網社會所使用的設備幾乎都是以 IPv4 地址協議來支撐，而 IPv4 與 IPv6 格式并不統一且協議內容并不兼容，那么兩者的區別到底在哪？ IPv6的格式又是如何規定與分類呢？
三、IPv6地址表示方法
IPV6的16字節(128bit)地址采用如下記法：每2個字節一組，共分8組，每組采用16進制表示方法，組與組之間用冒號“：”隔開。例如，8000：0000：0000：0000：1234：5678：90ab：defo．
當出現過多的0時可用雙冒號來代替，如上IP地址
可簡記為：8000：1234：5678：90ab：def0
支持IPv4地址。例如，0：0：0；0；0；0；202．119．224．80
在這個例子中，左邊6個16進制數域以IPv6成組冒號分隔的，右面的4個字節以IPv4地址的十進制數格式予以表示，該地址格式也可寫成：：：202．119．224．80
四、IPv6地址的分類
IPv6在其地址前部加以不同的前綴來表示不同的地址分類。
前綴00000000：保留。
前綴010：基于運營者的地址，分配給公司，使公司用來向用戶提供網絡服務。
前綴100：基于地理的地址，類似于IPv4地址。
前綴1111111010：本地鏈路地址，用于單一鏈路或子網上尋址，不能集成于全程尋址體系。
前綴1111111011：本地地區地址，只有局部意義，適用采用防火墻防止信息泄露。
前綴11111111：多播地址，用于向一組地址發送數據報。
五、IPV4與IPV6的報文區別
IPv4報頭各項功能
版本(version)：協議版本號，對于IPv4該字段值設置為4。
報頭長度(Header length)：32位／字的數據報頭長度。
服務級別(Type 0f service)：指定優先級、可靠性及延遲參數。
數據單位長度(Total lengch)：IP總的數據報長度。
標識符(Fragrnent identification)：表示協議、源和目的的特征。
標志(Flags)：包括附加標志。
分段偏移量(Flagment offset):分段偏移量（以64位為單位)。
生命周期(Time to live)：允許跨越的網絡節點或gateway的數目。
用戶協議（ Protocolid):請求IP的協議層。
報頭校驗（Header checksum):只適應于報頭。
源地址( Source address〉和目的地址(Destination address):16位網絡地址，48位網絡內主機地址。
選擇項(Options):鑒定額外的業務。
填充區( Padding):確保報頭的長度為32位的整數倍。
IPv6報頭各項功能：
IPV6數據報格式由3部分組成：IP而數據報頭、擴展(下一個頭)和高層數據。IPv6數據報頭長度為40字節，各項定義如下：
①版本(Version)：標示版本號，IPV6該字段值設置為6
②優先級((Priority)：當該字段為0～7時，表示在阻塞發生時允許進行延時處理，值越大優先級越高：當該字段為8～15時表示處理以固定速率傳輸的實時業務，值越大優先級越高。
③流標識(Fldw label)：路由器根據流標識的值在連接前采取不同的策略。
④負載長度(Payload length)：指扣除報頭后的凈負載長度。
⑤下一個(擴展)頭(The next header)：如果該數據有附加的擴展頭，則該字段標識緊跟的下一個擴展頭；若無，則標識傳輸層協議種類，如UDP、TCP。
⑥跳的限制(Hop limit):即轉發上限，該字段是防止數據報傳輸過程中無休止的循環下去而設定的。該項首先被初始化，然后每經過一個路由器該值就減一，當減為零時仍未到達目的端時就丟棄該數據報。
⑦源地址（Source address）和目的地址(Destination address):提供收發雙方的IP地址。
另外，IPv6作為新一代的IP協議，新增了擴展頭，結構如下：
①逐項選項頭(Hop—by—hop option head—er)：該字段定義了途經路由器所需檢驗的信息。
②目的選項頭：含目的站點處理的可選信息。
③路由選項頭(Routing)：提供了到達目的地所必須經過的中間路由器。
④分段(FragrrIentation)頭：IPv6對分段的處理類似于IPv4，該字段包括數據報標識符、段號以及是否終止標識符。
⑤認證(AutheIltication)頭：該字段保證了目的端對源端的身份驗證。
⑥加載安全負載(Secudty encrypted payload)頭：該字段對負載進行加密，以防止數據在傳輸過程中發生信息泄露。
所以IPV6與IPV4不管是從格式還是分類來說，都有很大不同。IP地址從32位變為128位，而且IPv4中一些低效率或很少使用的方面已經被廢除或修改。
