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居然还有 2 亿多 IPv4 地址未分配!

发布时间:2022-04-08 点击数:64
全球的 IP 地址由 IANA 管理分配,但是全部 IP 地址只由 IANA 管理,肯定是管不过来的,搞不定的就用分层的方法解决。IANA 不直接给用户分配地址,只给 RIR 分配地址,RIR 就给 LIR 或 NIR 分配地址,LIR 或 NIR 再给 ISP 分配地址,最后 ISP 直接给用户分配地址。

大家好,我是小弗。2019 年就有报道说,IPv4 地址已经使用完了,以为 IPv6 会全面替代 IPv4 。结果过去两年多,IPv4 还是主流,IPv6 也在上线一部分,但是更像个摆设,实际上没有用起来。下面,我们从头说起,一探究竟!

什么是 IP 地址?

192.168.1.123 、10.10.10.10 、121.14.77.221 等等,这些都是 IP 地址,仔细看会发现,IP 地址是由 4 个数字和中间的 “ . ” 组成。其实每个数字是由八位二进制数组成,并转换成了十进制表示,取值范围是 0 ~ 255 。

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换句话说,IP 地址是由 32 位二进制数组成,为方便书写,每八位一组,用 “ . ” 隔开,每组数据转换成十进制表示。

IP 地址有什么用?

IP 地址分为公网地址和私网地址。公网 IP 地址,可以用来上网,访问互联网资源,比如微信聊天、抖音刷视频等等。私网 IP 地址,在局域网中使用,可以用手机连接家里的电视投屏、打印机打印啥的。

公网地址由 Internet NIC 负责分配。私网地址是一段保留的 IP 地址。在局域网内自由使用。

IP 地址一共有多少个?

计算 IP 地址的 32 位二进制数,得出约 43 亿个 IP 地址。地址范围是 0.0.0.0 ~ 255.255.255.255 。

IP 地址已经分完了?

初略算一下,全球 78 亿人,IPv4 地址约 43 亿,人均不到一个 IP 地址,显然地址是不够用的,但实际上是什么情况呢?

全球的 IP 地址由 IANA 管理分配,但是全部 IP 地址只由 IANA 管理,肯定是管不过来的,搞不定的就用分层的方法解决。IANA 不直接给用户分配地址,只给 RIR 分配地址,RIR 就给 LIR 或 NIR 分配地址,LIR 或 NIR 再给 ISP 分配地址,最后 ISP 直接给用户分配地址。

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我们先来看下 IANA 地址的使用情况。官网查看,截止至 2022 年 2 月 4 日,有 16 个 /8 网段标注为未来使用,一个 /8 网段就有 1677 万个地址,16 个 /8 网段就是 2.68 亿个的地址,IPv4 地址真的用完了吗?

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接下来看看 RIR ,IANA 把 IP 地址分配给 RIR ,世界上有五个 RIR ,分别是 AFRINIC 、APNIC 、ARIN 、LACNIC 和 RIPE NCC 。

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其中,ARIN 和 RIPE NCC 分别在 2015 年和 2019 年分完了可用的 IP 地址,APNIC 、LACNIC 和 AFRINIC 还可以申请 IP 地址。APNIC 官网显示,还剩余少量地址,以及中国在今年申请 IP 地址的记录。破案了,虽然未分配的 IP 地址数量不多,但还没分配完,目前还能申请 IP 地址。

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而且,我们还有 IPv6 ,由 128 位二进制数组成,地址数量巨多,号称可以给地球上的每粒沙子分配一个地址。

中国有多少个 IPv4 地址?

我们国家属于亚太地区的 APNIC 。APNIC 官网有个文档,记录了分配的 IP 地址信息,每天更新。

http://ftp.apnic.net/apnic/stats/apnic/delegated-apnic-latest

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文档格式依次是:注册机构、国家/地区代码、类型、起始地址、数量、分配日期、状态。于是把文档复制到 Excel 表格,进行分列和筛选。

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中国简称是 CN ,选择的类型是 IPv4 ,筛选出来 8631 个网段,IPv4 地址数量是 344110080 个,约占整个 IPv4 地址空间的 8% 。

按照相同的方法,计算出港澳台的 IP 地址数量:

  • 香港( HK ):2589 个网段,共 12573440 个地址

  • 澳门( MO ):36 个网段,共 336640 个地址

  • 台湾( TW ):872 个网段,共 35694848 个地址

总计 392705008 个地址,约占全球总量的 9% 。

那么,中国是如何向 APNIC 申请的 IP 地址呢?答案是 CNNIC ,属于 APNIC 下面的 NIR 。CNNIC 从 APNIC 申请 IP 地址,并向国内的组织进行进一步分配。

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今年 2 月份,CNNIC 发布了第49次《中国互联网络发展状况统计报告》,里面有 IPv4 地址数量统计,约 3.9249 亿个。

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APNIC 和 CNNIC 统计的 IP 地址数量大体一致,约 3.92 亿个地址。其中的少量偏差,可能是统计时间和统计维度等导致,问题不大。

中国的 IPv4 地址是如何分配的?

知道了中国有多少 IP 地址,就会好奇这些地址都用到哪里去了?在淘宝的 IP 地址库找到一份数据:

https://ip.taobao.com/accurancy

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从 IP 数量上看,这并不是最新的统计数据,不过也能看出大致情况,三大运营商占用了 74% 的地址,再加上铁通的话,就达到了 82% 。这说明,我国的 IP 地址主要是分配给了运营商。

有哪些保留地址?

除了需要申请的公网地址外,还有许多保留地址,有一部分保留地址是可以自由使用的。IANA 官网有最全的保留地址类型。

https://www.iana.org/assignments/iana-ipv4-special-registry/iana-ipv4-special-registry.xhtml

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再加上组播地址,就是全部的保留地址了。

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常见保留地址的说明如下:

  • 0.0.0.0/32:用于广播信息到当前主机

  • 10.0.0.0/8:用于私有网络中的本地通信,可在局域网内自由使用

  • 100.64.0.0/10:用于在电信级 NAT 环境中服务提供商与其用户通信

  • 127.0.0.0/8:用于到本地主机的环回地址,不仅仅只有 127.0.0.1 这一个回环地址

  • 169.254.0.0/16:用于单链路的两个主机之间的链路本地地址,而没有另外指定 IP 地址

  • 172.16.0.0/12:用于私有网络中的本地通信,可在局域网内自由使用

  • 192.168.0.0/16:用于私有网络中的本地通信,可在局域网内自由使用

  • 255.255.255.255/32:有限广播地址

为什么 IPv6 还没取代 IPv4 ?

细细梳理下来,有以下几个原因:

NAT 技术,可以把私网地址转换成公网地址,让大量私网设备使用少量公网地址访问互联网,缓解 IPv4 地址不够用的问题。

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IPv4 和 IPv6 互不兼容,只能通过双协议栈、隧道技术或者 NAT64 实现协议的过渡,三种转换技术各有千秋,但是也各有缺陷,限制了 IPv6 的推广。

IPv4 的地址回收再分配,可以缓解 IPv4 地址消耗的速度。还有早期大手大脚的申请和使用 IPv4 地址,环回地址、组播地址等保留地址占用太多地址空间,未使用的 E 类地址约 2.68 亿个,都有很大的优化空间。

IPv4 升级到 IPv6 ,涉及巨大的网络改造成本,ISP 在未找到盈利模式,无利可图时,无动力推进 IPv6 。

IPv4 地址稀缺,价格较高,IPv6 地址无利可图,ISP 不想做亏本生意。

但是,我们也要明白,IPv4 地址不够用的问题,还是要上 IPv6 才能根本解决,毕竟 IPv4 地址有限,而未来地址的需求量巨大。