全球IPv6分配数量从2008年开始增加，2014~2015年出现一个小高峰；稳定3年后，2018~2019年又持续增高。据对全球250多个国家或经济体的统计显示：IPv6地址数与国民经济发展正相关
 

　　近年来IPv6逐渐成为互联网发展的大趋势，基于IPv6的应用蓬勃发展。那么，IPv6地址本身发展情况如何？回答这一问题，可从三方面展开：一是IP地址概述，包括IP地址的发展史以及管理分配机构等；二是全球IPv6地址的分配情况，相关分配数据传递了什么信息；三是基于分配数据的一些分析和思考。
 

　　IP地址概述
 

　　首先，IP地址是Internet运行方式的核心。每个设备都需要一个IP地址才能连接到Internet并与其他计算机、网络和设备通信。Internet协议常见的是版本4和版本6。其实IPv7、IPv8、IPv9等也都有相应的RFC，但只是实验性协议，没有获得正式认可。IP地址在互联网中的重要性可通过图1所示沙漏模型充分体现。
 

图1 互联网体系结构沙漏模型
 

　　近些年，除技术领域外，人们赋予了IP地址一些新的意义，世界统计年鉴以及一些关于网络空间的文献等，把国家IP地址的拥有量用作衡量一个国家互联网普及率的标准。在一定程度上，IP地址的拥有量决定了该国网络的发展和演进情况。
 

　　那么，人们是如何管理和分配IP地址的？
 

　　1981年RFC791标准定义了IPv4的结构，并将IPv4地址分为A、B、C、D四类，由于划分标准较为粗糙，地址空间迅速耗尽。具体表现为路由信息未聚合，Internet路由表的增长不受控制，C类地址（最多254个主机地址）太小，而B类地址（最多允许65534个地址）太大，无法广泛分配。为此，涌现出各种技术，包括子网、超网，直至1993年CIDR无类别域间路由相关RFC标准的出台。
 

　　伴随着地址分类的问题，IP地址的注册分配问题也逐渐浮出水面。早期IP地址注册工作是由被誉为“互联网之神”的Jon Postel在其文本文件里完成的。但随着Internet的发展，注册表的计算已经超出了其文本文件容量，此项工作已无法完成。随后，他主持创建了互联网号码分配机构（IANA）。在此之后，有人提出需要进行授权注册，且需依据区域分布进行。经过一系列演进，最终形成了目前的层级管理。IANA授权全球5大区域注册管理机构（RIR）负责本区域内的注册管理。国家或者地方注册管理机构，甚至是ISP都可以成为区域注册管理机构的会员，申请IP地址自用或者分配给自己的用户。
 

图2 互联网号码分配机构(IANA)的管理体系
 

　　5大区域注册机构负责的范围有明确的划分（图2），其中成立最早的是管理欧洲、中东和中亚IP地址的RIPE NCC，于1992年成立；1993年亚太地区的APNIC成立；由于美国当初有InterNIC，管理北美地区IP地址的ARIN于至1997年才成立；拉丁美洲和加勒比海地区互联网地址注册机构LACNIC于2002年左右在乌拉圭成立；非洲地区的管理机构AfriNIC于约2004年正式成立，后两者相对于最早的两个机构晚了约10年。
 

　　值得一提的是，CERNET作为APNIC的成立会员（founding member）之一，于1994年12月申请到了10个B类地址，这是国内第一块用于全国范围内互连网络的地址块。
 

　　随着IP地址分配机构和流程的规范化，IP地址的管理有所优化，但很快出现了新的问题——IPv4地址枯竭。全球已分配的IPv4地址总数为37.0亿，目前全球人口约为77亿，人均IPv4地址值为0.37，枯竭是必然的。2011年左右，APNIC宣布进入最后一个/8的分配阶段，IPv4的分配政策调整为每个用户可申请/22（相当于4个C类地址），2018年又将其调整为/23（相当于2个C类地址）。与之类似，其它地区目前最后剩余地址量也都有限，在可预测的未来地址必将枯竭（图3）。
 

图3 全球5大区域注册管理机构IPv4地址耗尽模型
 

　　针对IPv4地址枯竭的情况，各注册机构均采取了许多措施，比如通过地址转移释放没有被路由的地址；又如在区内或者区域间转换，区域间转换主要是在APNIC、ARIN和RIPE这三大区之间进行。而这三大区中，ARIN具有总量最多的可转换地址，这也表明该地区早期确实申请了较多地址。
 

　　在各机构采取措施的过程中，发生了IP地址囤积等行为。为此，CNNIC今年更新了对其联盟会员IP地址的管理办法，细化了地址转让相关条款，规范地址转让市场。CERNET的IP地址是不允许转让的。
 

　　全球IPv6地址分配情况
 

　　IPv4地址空间几乎在全球范围内都已用尽，但随着Internet的发展，对地址的需求仍在继续。随着移动宽带和物联网的发展，连接到互联网的设备数量将大量增加。截至目前，已有约几百亿数量的设备连接到Internet。显然，支持未来互联网发展的唯一方法是采用下一代IP地址IPv6。
 

　　IPv6的发展始于上世纪90年初，1998年IPv6标准协议RFC2460获通过，经过20年不断演进，2017年完成其标准化历程。CERNET于2000年4月申请到国内第一块IPv6地址（/35）。此后，经过三大区域注册机构联合研究，APNIC于2002年发布了关于IPv6的分配政策。关于IPv6地址的分配和管理是业界持续争论的话题之一：是继续维持IPv4的层级分配模式，还是可以有新的方法？
 

　　约在2004年，国际电联提出了一个仅基于国家主管部门的新IPv6地址空间分配流程，原因是IPv6资源足够多，可以像电话号码一样，由各个国家自行管理。5大RIR机构则强烈反对，认为IP地址本质上是没有国家属性的端点网络标识符，且其分配原则必须主要由与Internet生存能力有关的技术考虑来指导，以确保全球资源稳定、公平和一致分配的需要。目前仍在继续采用IPv4地址的分配模式。
 

　　IPv6地址空间巨大，目前使用的是前三位以001开头的地址，也即2000：：/3只3FFF：：：/3.之间的所有地址。之前分配的为/17 或者/18的地址块，在分配原则争论之后的2006年，IANA又为各RIR分配了/12的IPv6地址。
 

图4 a-1999~2011年,b-2011~2020年上半年全球5大RIRIPv6地址分配情况
 

　　从图4可看出，全球IPv6分配数量从2008年开始增加，2014~2015年出现一个小高峰；稳定3年后，2018~2019年又持续增高；2020年仅有上半年数据，但亚太地区提升趋势明显。整体而言，全球累计分配的/32 IPv6地址分配数量排名依次是欧洲，亚洲，美洲。成立最早的管理欧洲等地区的RIPE NCC每年分配的IPv6地址数量最多，其次是管理拉丁美洲地区的LACNIC，管理亚太地区的APNIC居中（仅在2016年短暂超过LACNIC），北美地区的ARIN和非洲的AfriNIC则分别为倒数第二和第一。通过统计数据我们也注意到，申请IPv6地址的会员单位占比较大，已超过50%。并且都有一定比例的纯IPv6会员。ARIN由于IPv4地址已经耗尽，所以纯IPv6会员比例最高。同时，IP地址分配数据也让我们意识到，全球拥有IPv6地址的单位日渐增加，IPv6时代已然来临。
 

　　基于IPv6分配数据的分析和思考
 

　　依据拥有的IPv6地址数量对全球250多个国家或经济体进行统计排名，根据截止到2020年3月的数据（数据来源https：//labs.apnic.net/dists/v6cc.html），中国排在第二位（与IPv4地址拥有量排名相同）。我们根据网上公开数据对IPv6地址数量相关因素进行了简单分析，分析显示，IPv6地址拥有量与IPv4地址用量排名数据具有一定的正相关性，尤其是排名靠前和靠后位置更为明显（图5）。
 

图5 IPv6地址持有量与IPv4地址持有量相关性分析
 

　　IPv4地址拥有量排名靠前的，IPv6地址拥有量也靠前。排名比较靠前，但却比较离散的两个点分别是伊拉克和摩洛哥。
 

图6 IPv6地址持有量与GDP的关系分析
 

　　那么，IP地址是否与国民经济有关？如图6所示，基于现有数据，IPv6地址持有量与GDP也具有一定的正相关性，且同样是持有量排名靠前和靠后位置相对明显。
 

图7 IPv6地址拥有量排名与人口数量排名的相关性分析
 

　　最后，IPv6地址数量与人口数量是否相关？我们同样也进行了相关分析，如图7所示，结果是离散的。
 

　　上述IPv6分配数量排名与不同因素之间的相关性具有一定的指示作用，但其具体成因有待进一步深入研究。地址申请还在持续进行，随着IPv6的进一步普及，相信以上相关性还会动态变化。由于IPv6地址资源丰富，应该不会出现类似于IPv4地址在发达地区和落后地区之间分配数量鸿沟无法抹平的情况。这就使得发展过程中的相关性更有意义。
 

　　我国在IPv6规模部署行动计划的指导下，IPv6使用率定将直线上升。然而，拥有IPv6地址仅是开始，各界需在尽可能探索IPv6发展规律的基础上，共同努力，迎接纯IPv6时代的到来。

     （本文来源：中国教育网络）