1. 該來的終于來了——IPv4地址耗盡

長期以來，全球IPv4地址即將耗盡的預(yù)言一直令人憂心忡忡，而今天這一時刻終于到來——所有43億個IPv4地址都已分配完畢，這意味著沒有更多的IPv4地址可以分配給ISP和其他大型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提供商。

IPv4于1980年代初推行，IPv4地址是用于標(biāo)識Internet上設(shè)備的32位數(shù)字，因此只提供有限的互聯(lián)網(wǎng)地址(2^32約43億)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，從PC到智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)傳感器等聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的激增使得IPv4儲備迅速消耗。

其實(shí)，早在上世紀(jì) 80 年代，研究人員就已經(jīng)預(yù)見了這樣的未來。

IP地址的全球性管理機(jī)構(gòu)為互聯(lián)網(wǎng)號碼分配局(IANA)，IANA將IP地址交由給全球五個區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)注冊機(jī)構(gòu)(RIRs)分配。

至2011年2月3日，IANA已經(jīng)將所有IPv4地址全部劃分給五個區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)注冊機(jī)構(gòu)：

• 非洲網(wǎng)絡(luò)信息中心 (AFRINIC)負(fù)責(zé)非洲;
• 北美網(wǎng)絡(luò)信息中心(ARIN)負(fù)責(zé)南極洲、加拿大、部分加勒比海地區(qū)和美國;
• 亞太互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(APNIC)負(fù)責(zé)東亞、大洋洲、南亞和東南亞;
• 拉丁美洲網(wǎng)絡(luò)信息中心(LACNIC)負(fù)責(zé)加勒比海的大部分地區(qū)和整個拉丁美洲;
• 歐洲網(wǎng)絡(luò)信息中心(RIPE NCC)負(fù)責(zé)歐洲、中亞、俄羅斯和西亞。

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2. IPv4消亡史

接連不斷的Internet注冊使得IPv4以肉眼可見的速度消耗：

• 2011年4月15日：亞太APNIC宣布IPv4 /8地址耗盡;
• 2012年9月14日：歐洲RIPE NCC宣布IPv4 /8地址耗盡;
• 2014年6月10日：拉丁美洲LACNIC宣布IPv4 /10地址耗盡;
• 2015年9月24日：北美ARIN宣布IPv4地址全部耗盡;
• 2017年4月21日：非洲AFRINIC宣布IPv4 /8地址耗盡;
• 2019年11月25日：歐洲RIPE NCC宣布IPv4地址全部耗盡!

未完待續(xù)…

編者按：此消息很多媒體都采用“全球IPv4地址耗盡”的標(biāo)題報道，據(jù)安數(shù)網(wǎng)絡(luò)多方考證，實(shí)際上五區(qū)都有自己的IPv4地址調(diào)配流程，包括分階段消耗、預(yù)留策略和限量策略，以便延緩衰減時間，順利遷移至IPv6。嚴(yán)格地說，目前官方宣布IPv4地址全部耗盡的區(qū)域只有北美ARIN和歐洲RIPE NCC。

歐洲RIPE NCC IPv4地址耗盡的消息是由Nikolas Pediaditis在一封電子郵件中宣布的，內(nèi)容如下：

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(譯文)：

從理論上來講，IPv4 地址的耗盡，意味著無法將任何新的 IPv4 設(shè)備添加到互聯(lián)網(wǎng)上。但實(shí)際上，我們還有一些方法，能夠緩沖 IPv4 地址耗盡所造成的影響。

首先，ISP 那里可以重用或回收未使用的IPv4 地址。其次，我們可以通過網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)技術(shù)，于 ISP 路由器后面私下使用相同的IP地址 。

當(dāng)然，最終是向IPv6的過渡。為了平穩(wěn)過渡，全行業(yè)都已經(jīng)未雨綢繆地制定了應(yīng)對策略，以便在整個互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn) 3.4×10^38個地址空間的直接點(diǎn)對點(diǎn)連接。

據(jù)第44次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計報告》顯示，截至2019年6月，中國IPv6地址數(shù)量為50286塊/32，已躍居全球第一位。

3. IPv6比IPv4好在哪里?

IPv4地址耗盡是IPv6出現(xiàn)的推動力之一。IPv6是與IPv4相似的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。IPv4采用32位元的地址，只能提供2^32個IPv4地址，而IPv6采用128位元的地址，可提供2^128個獨(dú)一無二的IPv6地址。

開發(fā)IPv6最初目的之一是解決IPv4地址短缺的問題，但考慮了在開發(fā)、部署及運(yùn)作IPv4過程時所遭遇的種種問題后，IPv6的設(shè)計者已為IPv6增添多項(xiàng)新功能，從而較IPv4擁有更多技術(shù)上的優(yōu)勢。

• 龐大的IP地址空間——不必?fù)?dān)心未來如Ipv4般出現(xiàn)網(wǎng)址耗盡無法解決的情況，IPv6在協(xié)議上預(yù)留了廣闊的創(chuàng)新空間，為互聯(lián)網(wǎng)長期升級演進(jìn)提供了新的基礎(chǔ)平臺。
• 增強(qiáng)的組播支持以及對流的支持——這使得網(wǎng)絡(luò)上的多媒體應(yīng)用有了長足發(fā)展的機(jī)會，為服務(wù)質(zhì)量控制提供了良好的網(wǎng)絡(luò)平臺，加入了對自動配置的支持。這是對DHCP的改進(jìn)和擴(kuò)展，使得網(wǎng)絡(luò)的管理更加方便和快捷。
• 更快的內(nèi)容獲取速度——IPv6的地址分配遵循聚類原則，這使得路由器能在路由表中用一條記錄表示一片子網(wǎng)，大大減小了路由器中路由表的長度，提高了路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速度，也就使得通過IPv6連接并獲取內(nèi)容的速度更快。
• 更高的安全性——傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制只建立在應(yīng)用層程序級，如E-mail加密、接入安全(HTTP和SSL)等，沒有辦法能夠從IP層來保證互聯(lián)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)的安全。而IPv6可以實(shí)現(xiàn)IP層的安全，用戶能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并且對IP報文進(jìn)行校驗(yàn)，保證了分組的完整性與保密性。
• 網(wǎng)絡(luò)實(shí)名制可行——IPv6普及的另一個重要應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)實(shí)名制下的互聯(lián)網(wǎng)身份認(rèn)證。基于IPv4的網(wǎng)絡(luò)之所以難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)名，一個重要原因就是因?yàn)镮P資源不足，所以不同的人在不同時段共用一個IP，IP地址和上網(wǎng)用戶無法一一對應(yīng)。IPv6的出現(xiàn)，將從技術(shù)上一勞永逸地解決這個問題，由于IP資源將不再緊張，當(dāng)運(yùn)營商為用戶辦理入網(wǎng)申請時，可以直接為每個用戶分配一個固定IP，實(shí)現(xiàn)真實(shí)用戶和IP地址的一一對應(yīng)。
• 多宿主特性支撐5G應(yīng)用——典型的IPv6設(shè)備可以有多個地址，并且一個終端可以同時建立多個宿主的功能，為移動邊緣計算提供基于源地址的分流應(yīng)用。由于多宿主特性，所以在切換的時候可以先建后斷，使移動設(shè)備于不同網(wǎng)絡(luò)之間移動時保持與互聯(lián)網(wǎng)連接，降低了數(shù)據(jù)丟包，改進(jìn)了用戶體驗(yàn)，在即將到來的5G時代，IPv6將會有更為廣闊的應(yīng)用。

目前IPv6規(guī)模部署還面臨一系列問題，例如網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和服務(wù)性能有待提升，IPv6流量占比仍然偏低，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用IPv6改造廣度、深度不足，家庭固定寬帶網(wǎng)關(guān)存量有待改造，IPv6網(wǎng)絡(luò)安全防御保障能力有待提升等。

預(yù)期IPv4與IPv6將會共存于互聯(lián)網(wǎng)一段較長的時間，現(xiàn)時很難預(yù)計IPv6何時能夠完全取代IPv4。然而過渡至IPv6是解決IPv4地址耗盡之唯一長遠(yuǎn)方案。

中辦、國辦印發(fā)的《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規(guī)模部署行動計劃》，明確提出了未來五到十年我國基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的總體目標(biāo)、路線圖、時間表和重點(diǎn)任務(wù)。根據(jù)規(guī)劃，接下來我國Ipv6規(guī)模部署目標(biāo)如下：

• 到2020年末，IPv6活躍用戶數(shù)超過5億，在互聯(lián)網(wǎng)用戶中的占比超過50%;
• 到2025年末，我國IPv6網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、用戶規(guī)模、流量規(guī)模居于世界第一位，網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、終端全面支持IPv6，全面完成向下一代互聯(lián)網(wǎng)平衡演進(jìn)升級。