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IPv4地址即将耗尽,IPv6身在何方?

| 作者 Alex Blewitt 关注 4 他的粉丝 ,译者 王丽娟 关注 0 他的粉丝 发布于 2010年2月14日. 估计阅读时间: 9 分钟 | CNUTCon 了解国内外一线大厂50+智能运维最新实践案例。

五个区域互联网注册管理机构(Regional Internet Registries,RIR)的官方代表、负责IP地址分配的号码资源组织(NRO)近日宣布,可核发的IPv4地址已不足10%。尽管对所有使用互联网的人来说,解决这个问题人人有责,但是数据总是被遮掩,每个人都认为解决该问题是其他人的责任。如果这个问题短期内得不到解决,势必会造成巨大的影响。

什么是IPv4地址?

首先介绍些背景知识。每台能接入互联网的计算机或移动设备都需要一个全球唯一的地址。这使得设备能向远程主机(例如www.infoq.com)发送网络数据,并获得正确的响应。为了简化人们的使用,域名服务(Domain Name Service,DNS)将常见的名称转换成了IPv4地址。比如说,当你浏览InfoQ网站的时候,DNS将www.infoq.com转换为全球唯一的63.246.7.184;你的浏览器每次发送请求时,也都会保留一个类似于216.239.59.99的“返回”地址。

这四个数字即被称为IPv4地址,或干脆叫作IP地址。假定每个数字都可以在0到255之间取值,那大约有43亿个可用的IP地址。相对地球上的67亿人口总数来说,设备数量显然是有上限的。即使在理想分布的情况下,也意味着平均每两个人就拥有一个IP地址;但在西方,连网的设备非常多(更不用提手机的数量了,手机数量估计已经超过40亿了)。

而且,并非所有的IP地址都能用来全球路由。10.0.0.0到10.255.255.255之间的IP地址被定义为不公开的可路由子集,172.16.0.0到172.31.255.255之间、192.168.0.0到192.168.255.255之间的IP地址也是一样。在本地网络使用自动分配地址的人可能会很熟悉后面的两个范围。此外,还有一些IP地址被定义用来进行多播,224.x.x.x、232.0.0.x和233.0.0.x都被定义为多播地址空间。

所有这一切导致的后果就是可分配的IPv4地址不足40亿。NRO负责将这些地址分配给地区的RIR,RIR转而将这些IP地址分配给互联网服务提供商(ISP),ISP再确保让你连接到互联网上。

这个消息实质上就是说全球未分配的地址空间已不足10%,或者说只剩大约4亿个地址。这看起来似乎仍很多,但IP地址是不可再生资源,一旦分配出去就没有了。好吧,也许我们能回收一批,但为此的投入(法律和实际)将会非常巨大,而且这一不可避免的状况也只能推迟数个月发生而已。有些计时器估计了最终耗尽的日期,预计耗尽之日在2012-2013年之间。中心注册表用完之后,地区注册表也许还能继续维持一年(这取决于需求),当然这是假设在一切正常、不会出现疯狂抢购最后剩余IPv4地址的情况下。

IPv4地址耗尽会发生什么?

简单的回答是:不会有太大影响。互联网将一如既往地运转,你仍然可以浏览新网站。但出现的问题是网络上将不会出现新业务,至少不会再为现有IP地址提供多主机支持。简言之,过去十年激增的互联网经济可能会放缓发展速度。

有些人断言NAT(网络地址转换)会解决IP地址在客户端的短缺问题(客户端在单一的全球可路由IP地址后隐藏了一套不可路由的地址),但这其实是很有限的。设想一下,每台计算机正同时连接到大约25个输出端口(打开几个网页、邮件客户端和社交网络应用很容易能达到这个值),再加上大部分NAT级路由器一次最多只能映射五万个端口的事实(这意味着一个全局可路由的IPv4地址充其量只能处理五万个条目)。

此外,NAT还不能用于服务器或其它需要被连接的网站,它们只能应用于客户端连接。无论这是否解决了客户端不断增加的问题,一旦IPv4地址耗尽,就不会有新的服务器了。

引入IPv6

设计IPv6是为了解决IPv4耗尽的问题,并增加大量额外的功能。IPv4地址由32位组成,而IPv6地址则由128位组成;为了正确看待IPv6地址,来看一组对比数据——地球表面每平方毫米上会有超过一万亿个IPv6地址。此外,这意味着我们能往地址空间中添加路由信息,而又不会影响终端设备可用的IPv6地址数量;而且它允许本地网络利用设备的MAC地址从子网自动分配地址。

过渡并非易事。IPv6设备能互相通讯,IPv4设备也能互相通讯。幸运的是,主流的操作系统和硬件近期都开始支持IPv6了,而且它们在加入允许IPv6的网路时能自动启用IPv6。因此最简单的过渡就是提供双主机,允许计算机与IPv4和IPv6两者同时进行通信,从而到达目的地。

不过有些服务可能仅在IPv4下可用。比如说,Google的www.google.com只在IPv4网络下可用;Google有另外一个网址ipv6.google.com,只在IPv6网络下可用(如果你能浏览IPv6的那个地址,就说明你的计算机已经接入IPv6网络)。

为了方便切换,出现了可以将IPv4地址空间映射到IPv6地址空间子集。对于能同时连接IPv4和IPv6网络的主机,6to4执行自动映射,还能让一组IPv6机制在IPv4地址上通讯。(这类似于NAT的运行方式,只不过桥接的另一端是IPv6地址,而不是IPv4不能全球路由的地址。)这是Apple公司采用的方法,如果ISP支持该方法,Apple面向互联网的路由器(实际上是操作系统)将自动检测到合适的6to4网关。Google在2008年为RIPE做的演讲中显示,Mac OS X引入、采用了IPv6(主要是因为为了使其生效,不能安装客户端)。Apple的Airport Extreme也能自动配置IPv6地址,然后在本地网络分配一个子网,这意味着大多数用户甚至不知道他们已经拥有了一个IPv6地址。

Windows系统通常喜欢用Teredo tunneling技术,如果该技术可用,Vista就会自动启用IPv6,这表示我们在向IPv6过渡时有继续前进的办法。

请注意,6to4和Teredo都用于过渡;也就是说,它们的使用不会超过十年(之后,无论如何我们都要使用IPv6)。尽管逐渐淘汰IPv4可能还需要一段时间,但到那时候,IPv4互联网就可以隐退了。

现状

你可能认为随着IPv4空间的即将耗尽,负责互联网连接的人会处理这件事情。但大多数ISP都不了解IPv6,大部分大型网站和关键基础设施服务(比如www.direct.gov.uk)也是一样。没有6to4客户端执行转换,这些机构/公司就很难进入IPv6的世界,它们也没有紧迫感。甚至连大型电信公司(像BT's 21st Century Network)也仍停留在二十世纪,因为他们正在推出一个给英国电子计算机进行IPv4升级的方案。

ISP将是第一个受到打击的对象;理想情况下,他们应该在IPv6推行的最前线。然而目前全球的IPv6用户尚不足1%,即便法国等国家仰仗中心IPv6管道提供商而占了更大的比例。

2008年,中国借奥运会的承办展示了IPv6的可利用性,随着中国用户的不断增加,IPv6也在有条不紊地推行着。有一个按国家列出的IPv6部署清单,较早行动的大部分国家都是为了要在IPv6网络中处于领先位置。

总结

IPv4地址是几乎耗尽的有限资源。无论是否采用取回“隐藏”的IP空间、回收未使用的IP地址等临时的解决方案,都只是让这一不可避免的状况推迟数个月而已。IPv6已在大规模部署环境中得到了证实,而且支持所有的操作系统,所以能否完成IPv6的推进就掌握在ISP的手中,如果推进成功,他们将能获得巨大的收益;当然了,一旦失败,也将面临着灭顶之灾。但是报告仍表明IPv6主机只占1%,这就意味着IPv6的推进任重而道远。

查看英文原文:IPv4 Addresses Running Out; Where is IPv6?

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IPv4的拯救要看中国了 by Cui Guangyu

把中国变成一个大局域网就解决了。 这不正在进行呢么?

Re: IPv4的拯救要看中国了 by Ma Karl

中国要就要拯救整个互联网了。

Re: IPv4的拯救要看中国了 by Wei Fisher

IP地址用完了?那有什么关系,把我们天朝的GFW上加条记录,把那些国外的IP地址直接抢过来,指向百度就行了。这点事也用得着发愁?

Re: IPv4的拯救要看中国了 by Ma Karl

IP地址用完了?那有什么关系,把我们天朝的GFW上加条记录,把那些国外的IP地址直接抢过来,指向百度就行了。这点事也用得着发愁?

有理。

Re: IPv4的拯救要看中国了 by jin chen

这叫具有中国特色的社会主义INTRANET

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