42.9 億個 IPv4 地址在出道 30 年後正式耗盡

近日,負責英國、歐洲、中東和部分中亞地區互聯網資源分配的歐洲網絡協調中心(RIPE NCC)宣佈,其最後的 IPv4 地址空間儲備池在 11 月 25 日 UTC + 1 15:35 完全耗盡,所有 43 億個 IPv4 地址已分配完畢。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。

這會帶來什麼影響?IPv6 是否就要正式出道?

以下內容來自知科技答主@小棗君 的回答:

IPv4 迄今為止已經使用了 30 多年。最早期的時候,互聯網只是設計給美國軍方使用,根本沒有考慮到它會變得如此龐大,成為全球網絡。

尤其是進入 21 世紀後,隨著計算機和智能手機的迅速普及,互聯網開始爆發性發展,越來越多的上網設備出現,越來越多的人開始連接互聯網。這就意味著,需要越來越多的IP地址。

根據互聯網數據研究機構的統計,全世界 76 億人口,網民總數已經超過了 40 億( 2018 年 1 月)。

但IPv4 到底一共有多少個IP地址呢?答案是 2 的 32 次方,也就是約42. 9 億個。


42.9 億個 IPv4 地址在出道 30 年後正式耗盡


所以IPv4 地址池接近枯竭,根本無法滿足互聯網發展的需要,人們迫切需要更高版本的IP協議,更大數量的IP地址池(有點像固定電話號碼升位。)

IPv4 地址不夠的問題,並不是近幾年才發現的。

早在 1990 年,IETF(互聯網工程任務小組,成立於 1985 年底,是全球互聯網最具權威的技術標準化組織)就開始規劃IPv4 的下一代協議。他們還建立了IPng(下一代IP),專門推進相關工作。

1994 年,各IPng代表們於多倫多舉辦的IETF會議中,正式提議IPv6 發展計劃。該提議直到同年的 11 月 17 日才被認可,並於 1996 年 8 月 10 日成為IETF的草案標準。

1998 年 12 月,IPv6 被IETF正式推出,也就是互聯網標準規範RFC2460。

2003 年 1 月 22 日,IETF發佈了IPv6 測試性網絡,即6bone網絡。

經過十幾年的發展,IPv6 已經被很多通信網絡和終端設備廠商支持,取得了長足的進步。

以目前使用最多的windows電腦操作系統為例,從Windows2000 開始,就已經開始支持IPv6。到Windows XP時,進入了產品完備階段。而Windows Vista及以後的版本,如Win7、Win8、Win10 等,都已經完全支持IPv6。


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Win10 中的IPv6 選項


2012 年 6 月 6 日,國際互聯網協會專門舉行了“世界IPv6 啟動紀念日”。這一天,多家知名網站(如Google、Facebook和Yahoo等)正式開始永久性支持IPv6 訪問。


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另外,IPv6 並不是一個新鮮事物。早在上個世紀 90 年代,它就已經誕生了。相信從事IT或通信相關工作的人,或多或少聽說過它。

IPv6 的全稱是Internet Protocol version 6。其中,Internet Protocol譯為“互聯網協議”。所以,IPv6 就是互聯網協議第 6 版。

任何網絡工作都是基於協議的。協議是網絡進行運作的規則和標準。

現在人們口中的上網,就是上“國際互聯網(Internet)”。互聯網是基於TCP/IP協議族的,而IP是這個協議族中的核心組成部分。


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TCP/IP模型對應的協議


IP是網絡層協議。它的主要任務,就是根據源主機和目的主機的地址,進行數據的傳送。

大家經常提到的IP地址,則是IP協議裡面的概念。如果要聯網,就要有IP地址,如同要寄信,必須要有門牌地址一樣。

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IPv6 會給我們帶來什麼?

首先,最重要的一點,就是前面所說的地址池擴容。

IPv4 的地址池是約42. 9 億,IPv6 能達到多少呢?

數量如下——

340282366920938463463374607431768211456 個。

(不用數了,數到後面腦子就會秀逗)

簡單說,是 2 的 128 次方。

這個數量,即使是給地球上每一顆沙子都分配一個IP,也是妥妥夠用的。

數量值是根據地址位長決定。如果以二進制來寫,IPv6 的地址是 128 位。不過,這樣寫顯然不太方便(一行都寫不下)。所以,通常用十六進制來寫,也就縮短成 32 位。


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32 位會分為 8 組,每組 4 位。

所以,下面這樣的,就是一個標準的、合法的IPv6 地址示例:

2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344

但是IPv6 的地址是可以簡寫的,每項數字前導的 0 可以省略。

例如,下面這個地址:

2001:0DB8:02de:0000:0000:0000:0000:0e13

加粗的“0”,就可以省略,變成:

2001:DB8:2de:0:0:0:0:e13

如果有一組或連續幾組都是0,那麼可以簡寫成“::”,也就是:

2001:DB8:2de::e13

是不是很神奇?

不過一個IPv6 地址,只能有一個“::”。

除了地址數量之外,IPv6 還有很多優點,例如:

1、IPv6 使用更小的路由表。使得路由器轉發數據包的速度更快。

2、IPv6 增加了增強的組播支持以及對流的控制,對多媒體應用很有利,對服務質量(QoS)控制也很有利。

3、IPv6 加入了對自動配置的支持。這是對DHCP協議的改進和擴展,使得網絡(尤其是局域網)的管理更加方便和快捷。

4、IPv6 具有更高的安全性。用戶可以對網絡層的數據進行加密並對IP報文進行校驗,極大地增強了網絡的安全性。

5、IPv6 具有更好的擴容能力。如果新的技術或應用需要時,IPV6 允許協議進行擴充。

6、IPv6 具有更好的頭部格式。IPV6 使用新的頭部格式,就簡化和加速了路由選擇過程,提高了效率。

……

為什麼IPv6 沒有迅速取代v4?

既然IPv6 優點這麼多,為什麼它問世已經 20 年,還是沒有完全替代IPv4 呢?

如果按照本世紀初專家們的預測,我們IPv4 的地址早已枯竭幾萬次了。

但是,一直挺到現在,大家仍然還在用IPv4,對老百姓來說,並沒有因為地址不夠而無法上網。

因為除了IPv6 之外,還有一些技術可以變相地緩解地址不足。

例如NAT(Network Address Translation,網絡地址轉換)。

當我們在家裡或公司上網時,電腦上會有一個類似192.168.0. 1 的地址,這種地址屬於私網地址,不屬於公共的互聯網地址。


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私網和公網


每一個小的局域網,都會使用一個網段的私網地址,在與外界連接時,再變換成公網地址。這樣一來,幾十個或幾百個電腦,都只需要一個公網地址。

甚至還可以私網套私網,NAT套NAT,一層一層套。這樣一來,大大節約了公網IP地址數量。

正因為如此,才讓我們“續命”到了今天,不至於無法上網。

但是,NAT這種方式也有很多缺點,雖然私網地址訪問互聯網地址方便,但互聯網地址訪問私網地址就困難了。很多服務,都會受到限制,只能通過複雜的設置才能解決,會影響網絡的處理效率。

這就像汽車一樣,雖然大家可以共用(公交車),但每個人還是希望能獨立擁有。

物以稀為貴,地址越稀缺,就越值錢。掌握地址的人,就越開心。

誰開心?運營商和ISP(互聯網服務提供商)。

他們就像是經銷商,從上游(互聯網域名與號碼分配機構,ICANN)申請到IP地址,再賣給下游用戶。稀缺沒關係,反正,他一定能賺取更多的差價。

如果大家去找運營商或ISP買帶寬,或者租賃雲服務,帶公共地址的,一定比不帶公共地址的貴很多很多。

除了地址可以賺錢之外,如果升級支持IPv6,對運營商和ISP來說,也意味著很大的資金投入。儘管現在新設備基本都是支持IPv6,但還是有一些老設備,如果在使用壽命到期之前就換,帶來的後果就是虧錢。

所以,運營商和ISP都不是很喜歡IPv6。

至於設備商或手機電腦廠商,出於提前考慮,早已普遍支持了IPv6,意見並不是很大,也決定不了什麼。


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IPv6 有相關的認證


我們國家早期的時候,曾經非常積極地推動過IPv6 的普及。

後來,因為種種原因,放慢了IPv6 的推進腳步,被美國等國家超越,IPv6 普及率淪落到全球排名三十以外。

現在,我們國家又重新開始大力推動IPv6 的發展。

2017 年 11 月,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《推進互聯網協議第六版(IPv6)規模部署行動計劃》,併發出通知,要求各地區各部門結合實際認真貫徹落實。

2018 年 5 月,工信部也發佈了關於貫徹落實《推進IPv6 規模部署行動計劃》的通知,進一步提出明確的IPv6 落地任務和指標要求。

之所以這麼急迫地要求推進,很大一部分原因,在於推動通信基礎設備的標準化建設,為5G打基礎,為物聯網打基礎,為工業互聯網打基礎,為全面實現“萬物互聯”做好充分的準備。

尤其是行業互聯網和工業互聯網,現在進入高速發展階段,地址需求非常大(根據預測, 2025 年,物聯網的連接數將超過 270 億),迫切需要IPv6。


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如果幾十億人口還可以勉強用IPv4 的話,物聯網一旦上來,IPv4 肯定是hold不住的。

除此之外,IPv6 還涉及到國家的網絡安全和網絡主權。

大家都知道,我們上網需要用到DNS(域名解析)。我們訪問某一個網站,需要把這個地址發到DNS服務器,服務器返回一個IP地址,我們才能訪問該網站。


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DNS查詢


在IPv4 階段,全球DNS根服務器,一共只有 13 臺, 1 臺主服務器, 12 臺輔服務器。 13 臺裡面, 10 臺在美國,另外 3 臺在英國、瑞典和日本。

如果發生特殊情況,DNS服務被對手切斷,我們的互聯網就將全面陷入半癱瘓狀態。

到了IPv6,情況就不一樣了。

2017 年 11 月 28 日,由中國領銜發起的“雪人計劃”,已在全球完成 25 臺IPv6 DNS根服務器架設,中國部署了其中的 4 臺,由 1 臺主根服務器和 3 臺輔根服務器組成。

也就是說,在IPv6 下,我們一定程度上擁有了“網絡安全感”,不再受制於人。

最後,再告訴大家一個小技巧——如何知道自己現在的手機或電腦是不是支持IPv6?

首先,打開http://Ipv6-test.com網站,根據顯示結果查看是否支持:

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Supported,就是支持



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