IPv4 的局限性有哪些

IPv4的局限性：

• IPv4地址枯竭：IPv4地址為32位，因此IPv4的地址空間具有多于40億的地址，但是，IPv4地址從設計之初就沒有按照這樣的順序分配的模式進行分配，而是采用了非常不合理、低效率的方法。IP地址被分為5類，只有3類用于IP網絡。這導致互聯網應用早的國家和地區獲得了大量的A類和B類網絡，而發展中國家則沒有足夠的IP地址可用。

• 互聯網骨干路由器路由表的壓力過大：IPv4地址的設計是扁平結構，只有網絡ID和主機ID部分，而且網絡ID沒有考慮地址規劃的層次性和地址塊的可聚合性，后來才從主機ID部分拿出部分來進行子網劃分，解決了局部的問題，但是整個互聯網骨干路由器不得不維護非常大的BGP路由表。盡管后來又設計了CIDR來解決這個問題，但是CIDR并不能解決所有問題。

• 性能問題：IPv4數據包首部的長度是可變的，因此中間路由器要花費資源來判斷首部的長度；為彌補IPv4地址不足而設計的NAT技術破壞了端到端的應用模型，導致網絡性能受到影響，也影響了端到端的網絡安全。

• IP安全性不足：最初設計的認識不足導致IPv4協議在設計之初并沒有考慮安全的問題，地址中的所有32位全部用來表示地址信息了。在其后的使用中，發現了大量的安全問題，為了彌補IPv4在安全方面的不足，又設計了IPSec、SSL等協議，為IPv4的安全問題打補丁。

• 地址配置與使用不夠簡便：所有用過IPv4地址的用戶都清楚，如果想連接互聯網，必須有一個IP地址。然而IP地址的知識并不是每個用戶都掌握的，對于很多不具備網絡知識的用戶而言，IP地址是相當玄妙的。為了方便用戶使用，設計者設計了DHCP服務，解決了很多用戶的問題，然而互聯網的發展納入了更多的智能終端，這些設備希望能夠自動完成IP地址的配置，而DHCP對于這些設備來講太奢侈了，并不利于這些設備功能的實現。因此自動完成地址配置就成了下一代互聯網設計的要求。

• QoS不能滿足需要：與安全性問題類似，IPv4設計之初也沒有考慮服務質量的問題。后來為了滿足用戶對互聯網服務質量的要求，設計了相關的QoS協議，但是實現起來并不方便，也難以滿足要求。在新的地址設計中也要考慮服務質量方面的需求。

回答所涉及的環境：聯想天逸510S、Windows 10。