IP地址是网络层唯一标识设备的逻辑标签，非设备固有属性，不携带地理位置信息；IPv4为32位、约43亿地址且已耗尽，IPv6为128位、地址量达3.4×10³⁸，支持压缩表示与内置IPSec安全机制。
一、IP地址的本质定义
IP地址是互联网协议（Internet Protocol）中用于唯一标识网络中某台设备的数字标签，其作用相当于现实世界中的门牌号，确保数据能准确发送至目标主机。它工作在网络层，不依赖具体物理设备或操作系统，是实现端到端通信的前提。
1、IP地址并非设备固有属性，而是由网络管理员或自动协议动态或静态分配的逻辑标识。
2、同一台设备在不同网络环境下可拥有不同IP地址，例如接入家庭Wi-Fi时获得一个地址，切换至移动热点时获得另一个地址。
3、IP地址本身不携带地理位置信息，也不等同于MAC地址；它仅用于路由寻址，而MAC地址用于局域网内二层转发。
二、IPv4与IPv6的地址长度及总量差异
IPv4与IPv6最根本的区别在于地址空间的位数设计，这直接决定了可用地址总数、编址逻辑与扩展能力。IPv4采用32位定长结构，IPv6则升级为128位，形成数量级断层式跃升。
1、IPv4地址共32位，以4组0–255的十进制数用点号连接，如192.168.1.1，理论最大地址数为2³² = 4,294,967,296个。
2、IPv6地址共128位，以8组四位十六进制数用冒号连接，如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334，理论最大地址数为2¹²⁸ ≈ 3.4 × 10³⁸个。
3、IPv4地址已于2011年2月3日由IANA正式宣布全球耗尽；IPv6地址量足以给地球上每一粒沙子分配约6.7×10²⁷个独立地址。
三、地址表示法与书写规范差异
因位数剧增，IPv6引入压缩规则以提升可读性与配置效率，而IPv4因结构简单未设类似机制。两者在格式识别、人工输入容错性及解析逻辑上存在系统性区别。
1、IPv4严格采用点分十进制，每段必须为0–255之间的整数，不允许前导零（如0192.168.01.1为非法格式）。
2、IPv6允许两种压缩写法：省略每组前导零（如0db8可简写为db8），以及用双冒号“::”替代连续一段或多段全零组（如2001:0db8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab可简写为2001:db8::1428:57ab）。
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3、双冒号“::”在单个IPv6地址中仅可出现一次，且不能用于压缩单个零组（如2001:db8:0:0:0:0:2:1不可简写为2001:db8::2:1::1）。
四、协议头结构与数据包处理机制差异
IPv6对报文头部进行了精简重构，去除IPv4中低效或极少使用的字段，同时将可选功能移至扩展头部，使核心转发路径更轻量、更确定。
1、IPv4报头固定20字节，含12个字段，包括首部校验和、分片控制字段（Identification、Flags、Fragment Offset）、选项字段（Options）等。
2、IPv6报头固定40字节，仅保留8个必需字段，取消首部校验和、分片相关字段，并将QoS流标识（Flow Label）纳入必选字段。
3、IPv6禁止中间路由器进行分片，分片操作仅由源主机完成；所有扩展头部（如逐跳选项、路由、分片、认证等）均以链式方式附加在基本头部之后，且仅当对应节点需处理时才解析。
五、安全机制与默认保障能力差异
安全性在协议设计层级被赋予不同权重：IPv4将IPSec作为可选附加组件，而IPv6将其作为协议栈内置强制能力，影响实际部署中的加密覆盖率与攻击面。
1、IPv4中IPSec为可选协议，需手动启用并配置策略，大量终端与中间设备未激活，导致端到端加密实际覆盖率不足30%。
2、IPv6将IPSec认证头（AH）与封装安全载荷（ESP）定义为协议组成部分，所有符合标准的IPv6协议栈必须支持其协商与处理流程。
3、在IPv6网络中，若启用IPSec，中间人攻击在传输层无法解密有效载荷；实测显示金融类应用在纯IPv6链路上的会话劫持成功率为零。
