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和其他大型網絡基礎設施提供商。

IPv4于1980年代初推行，IPv4地址是用于標識Internet上設備的32位數字，因此只提供有限的互聯網地址(2^32約43億)。隨著互聯網的飛速發展，從PC到智能手機、物聯網傳感器等聯網設備數量的激增使得IPv4儲備迅速消耗。

其實，早在上世紀 80 年代，研究人員就已經預見了這樣的未來。

IP地址的全球性管理機構為互聯網號碼分配局（IANA），IANA將IP地址交由給全球五個區域互聯網注冊機構（RIRs）分配。

至2011年2月3日，IANA已經將所有IPv4地址全部劃分給五個區域互聯網注冊機構：

非洲網絡信息中心 (AFRINIC)負責非洲；

北美網絡信息中心（ARIN）負責南極洲、加拿大、部分加勒比海地區和美國；

亞太互聯網絡信息中心（APNIC）負責東亞、大洋洲、南亞和東南亞；

拉丁美洲網絡信息中心（LACNIC）負責加勒比海的大部分地區和整個拉丁美洲；

歐洲網絡信息中心（RIPE NCC）負責歐洲、中亞、俄羅斯和西亞。

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…

編者按：此消息很多媒體都采用“全球IPv4地址耗盡”的標題報道，據安數網絡多方考證，實際上五區都有自己的IPv4地址調配流程，包括分階段消耗、預留策略和限量策略，以便延緩衰減時間，順利遷移至IPv6。嚴格地說，目前官方宣布IPv4地址全部耗盡的區域只有北美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，內容如下：

（譯文）

親愛的同事們，

今天，在2019年11月25日UTC + 1 15:35，我們從可用池中的最后剩余地址進行了最終的/22 IPv4分配。現在，我們已經用完了IPv4地址。

對于網絡運營商來說，這一消息并不突然，RIPE 社區早就預見并作出了相應的規劃。實際上，正是由于社區對這些資源的負責任管理，我們才能在 2012 年的最后一批 /8 地址分配完之后，繼續為區域內成千上萬個新網絡提供 / 22 分配。

從理論上來講，IPv4 地址的耗盡，意味著無法將任何新的 IPv4 設備添加到互聯網上。但實際上，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，我們可以通過網絡地址轉換（NAT）技術，于 ISP 路由器后面私下使用相同的IP地址 。

當然，最終是向IPv6的過渡。為了平穩過渡，全行業都已經未雨綢繆地制定了應對策略，以便在整個互聯網上實現 3.4×10^38個地址空間的直接點對點連接。

據第44次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示，截至2019年6月，中國IPv6地址數量為50286塊/32，已躍居全球第一位。

IPv6比IPv4好在哪里?

IPv4地址耗盡是IPv6出現的推動力之一。IPv6是與IPv4相似的網絡層協議。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個獨一無二的IPv6地址。

開發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、部署及運作IPv4過程時所遭遇的種種問題后，IPv6的設計者已為IPv6增添多項新功能，從而較IPv4擁有更多技術上的優勢。

• 龐大的IP地址空間——不必擔心未來如Ipv4般出現網址耗盡無法解決的情況，IPv6在協議上預留了廣闊的創新空間，為互聯網長期升級演進提供了新的基礎平臺。

• 增強的組播支持以及對流的支持——這使得網絡上的多媒體應用有了長足發展的機會，為服務質量控制提供了良好的網絡平臺，加入了對自動配置的支持。這是對DHCP的改進和擴展，使得網絡的管理更加方便和快捷。

• 更快的內容獲取速度——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，大大減小了路由器中路由表的長度，提高了路由器轉發數據包的速度，也就使得通過IPv6連接并獲取內容的速度更快。

• 更高的安全性——傳統的網絡安全機制只建立在應用層程序級，如E-mail加密、接入安全（HTTP和SSL）等，沒有辦法能夠從IP層來保證互聯網以及物聯網的安全。而IPv6可以實現IP層的安全，用戶能夠對網絡層的數據進行加密并且對IP報文進行校驗，保證了分組的完整性與保密性。

• 網絡實名制可行——IPv6普及的另一個重要應用是網絡實名制下的互聯網身份認證。基于IPv4的網絡之所以難以實現網絡實名，一個重要原因就是因為IP資源不足，所以不同的人在不同時段共用一個IP，IP地址和上網用戶無法一一對應。IPv6的出現，將從技術上一勞永逸地解決這個問題，由于IP資源將不再緊張，當運營商為用戶辦理入網申請時，可以直接為每個用戶分配一個固定IP，實現真實用戶和IP地址的一一對應。

• 多宿主特性支撐5G應用——典型的IPv6設備可以有多個地址，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，使移動設備于不同網絡之間移動時保持與互聯網連接，降低了數據丟包，改進了用戶體驗，在即將到來的5G時代，IPv6將會有更為廣闊的應用。

目前IPv6規模部署還面臨一系列問題，例如網絡質量和服務性能有待提升，IPv6流量占比仍然偏低，互聯網應用IPv6改造廣度、深度不足，家庭固定寬帶網關存量有待改造，IPv6網絡安全防御保障能力有待提升等。

預期IPv4與IPv6將會共存于互聯網一段較長的時間，現時很難預計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方案。

中辦、國辦印發的《推進互聯網協議第六版(IPv6)規模部署行動計劃》，明確提出了未來五到十年我國基于IPv6的下一代互聯網發展的總體目標、路線圖、時間表和重點任務。根據規劃，接下來我國Ipv6規模部署目標如下：

l  到2020年末，IPv6活躍用戶數超過5億，在互聯網用戶中的占比超過50%;

l  到2025年末，我國IPv6網絡規模、用戶規模、流量規模居于世界第一位，網絡、應用、終端全面支持IPv6，全面完成向下一代互聯網平衡演進升級。

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