IP地址在以TCP/IP協(xié)議為核心的互聯(lián)網(wǎng)中起著舉足輕重的作用，網(wǎng)絡中各系統(tǒng)的識別和傳輸數(shù)據(jù)的路由主要是依靠IP地址。IP地址資源是否充足，也是反映一國信息化水平和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展能力的重要指標。同時，IP地址也是加強互聯(lián)網(wǎng)管理，追查網(wǎng)上犯罪等危害國家安全行為的有效手段。  

  
　　互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展導致IPv4地址消耗速度加快。據(jù)測算，IANA和各RIR將于2010至2012年前后分配完所擁有的剩余地址，屆時將沒有新的IPv4地址可供分配，這稱為IPv4地址耗盡問題。  

　　由于這一問題的重要性和緊迫性，已經(jīng)引起了全球高度關(guān)注。ICANN前主席、互聯(lián)網(wǎng)之父Vint Cerf在2007年10月接受英國廣播公司BBC訪談時發(fā)出了IPv4地址即將耗盡的警告，并提出向IPv6過渡的倡議。全球5大區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)地址注冊機構(gòu)也紛紛開始了IPv4地址即將耗盡問題的應對策略研究，每年5大地址分配機構(gòu)都會分別召開多次會議，IPv4地址耗盡問題已經(jīng)成為最重要的議題之一。 

　　中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心(CNNIC)作為中國的國家互聯(lián)網(wǎng)注冊機構(gòu)(National Internet Registry)的身份于1997年1月成為亞太互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心(APNIC)的聯(lián)盟成員，并成立了以CNNIC為召集單位的全國性IP地址分配聯(lián)盟。長期以來，CNNIC一直致力于全球IP地址分配現(xiàn)狀和全球IP地址技術(shù)最新動向的分析與研究工作，為我國IP地址等互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)資源的獲取和分配提供了許多權(quán)威信息，為推動我國IP地址資源的申請工作，進而推動我國的信息化建設，貢獻了自己的力量。 

　　2005年，經(jīng)國家發(fā)展和改革委員會批準，CNNIC承擔了“中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程”(CNGI)中的“IPv6網(wǎng)絡地址規(guī)劃研究”項目。該項目對國際和國內(nèi)地址資源的分配和管理進行了深入細致的分析研究。在研究過程中，我們深深感到，全球IPv4地址的耗盡問題是我們不得不面臨的一個現(xiàn)實挑戰(zhàn)，但同時，如果我們應對得當，制定相應的國家行動計劃，也會成為我國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一次歷史性機遇。 

　　IPv4地址即將耗盡問題 

　　目前的IP地址分配采用分級模式進行。 ICANN(IANA)將地址分配給地區(qū)級互聯(lián)網(wǎng)地址注冊機構(gòu)RIR，RIR負責該地區(qū)的地址分配注冊服務。目前全球共有5個RIR：ARIN、RIPE、APNIC、LACNIC、AfriNIC。亞太地區(qū)國家的IP地址分配由APNIC管理。在RIR之下還可以存在國家級IR (NIR)和 普通地區(qū)級IR (LIR)的地址分配注冊機構(gòu)。 

　　截至2008年9月，IANA未分配地址池中還剩下39個A類地址，各RIR地址池中所剩未分配地址的總和為9.77個A類地址。圖1是2008年第一季度的IPv4 地址空間分配情況。 

　　對于IPv4地址的耗盡包含兩個方面的含義：IANA地址池的耗盡和各RIR地區(qū)地址池的耗盡。 

　　根據(jù)過去分配數(shù)據(jù)的預測模型，如果全球IPv4地址還是以現(xiàn)行的分配政策分配，IANA的地址池將會在2010年前后耗盡。各RIR地址池里所剩IPv4地址將在2012年前后耗盡。 

　　近幾年互聯(lián)網(wǎng)絡蓬勃發(fā)展的亞太區(qū)IPv4需求增長速度最快，而中國又是在亞太區(qū)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展最快的國家。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析，從1998年至2007年，中國IPv4地址的消耗增速平均每年為43.7%，大大高于全球19%的平均增速。國內(nèi)IPv4地址分配開始于二十世紀九十年代初，自二十世紀九十年代中后期，進入一個穩(wěn)定的增長期。圖3是中國自1997年來的地址增長情況以及同期亞太區(qū)地址分配的情況(截至2008年9月)。 

　　理論上講，一旦各RIR的地址池耗盡就無法從地址注冊管理機構(gòu)再得到地址。但是亞太地區(qū)在分配結(jié)構(gòu)上具有NIR這一層的國家分配機構(gòu)。在早期亞太區(qū)的NIR從APNIC得到一些地址作為自己的地址池進行區(qū)域自主分配。但多數(shù)地址里還有累計近11個的B類IPv4地址，但其對于中國地址耗盡時間的延長作用可以忽略。因此可以說，當RIR的地址池耗盡后，中國的IPv4地址也將耗盡。 

　　此外，截至到2007年12月31日，中國大陸所分得的IPv4地址為1.35億個，僅占全球已分配地址的4.45%，不足美國的十分之一。根據(jù)分析，到2012年，中國大陸地區(qū)還需要超過2億個IPv4地址來滿足互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)展的需要。這個數(shù)字占IANA現(xiàn)有未分配地址的約30%。這樣我們就不得不在是否能從國際互聯(lián)網(wǎng)地址注冊管理機構(gòu)申請到充足的地址的問題上畫一個問號。 

　　雖然以上分析不能說是一個絕對準確的預測，因為未來的互聯(lián)網(wǎng)仍面臨很多不確定因素，但這是根據(jù)過去幾年IPv4的消耗率而得出的重要結(jié)論。實際消耗速度可能比該預測更快(以中國為例)，2006年我國IPv4地址預測數(shù)量約為9500萬，實際消耗量為9800萬，超出預測近300萬；2007年我國IPv4預測數(shù)量約為1.05億，實際消耗量為1.35億，超出預測約3000萬。  

　　IPv4地址耗盡的影響  

　　受IPv4地址耗盡問題影響的主要有3類對象，分別是： 
　　1.電信運營商和ISP：由于缺乏IPv4地址，他們將無法發(fā)展新用戶和新業(yè)務； 
　　2.用戶：由于電信運營商和ISP應對IPv4地址耗盡問題而產(chǎn)生的各種費用將導致用戶上網(wǎng)費用的上升和能選擇的網(wǎng)絡業(yè)務的變化； 
　　3.設備提供商：由于需要發(fā)展新的技術(shù)，這既是商業(yè)機會，也存在風險。 
　　IPv4地址資源的耗盡對于我國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和信息化社會的建設影響巨大。 

　　制約我國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 

　　據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心的統(tǒng)計，中國的網(wǎng)民人數(shù)達到2.53億，居世界第一位，同比增長56.2%。盡管網(wǎng)民數(shù)的發(fā)展十分迅速，中國的網(wǎng)民普及率也還只有19.1%，低于世界平均數(shù)21.1%，與發(fā)達國家60%到80%的網(wǎng)民普及率相比，還有很大的差距。這預示著我國互聯(lián)網(wǎng)用戶的快速發(fā)展對IP地址產(chǎn)生巨大的需求。 

　　目前，基于IP地址的新型互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務正蓬勃發(fā)展。除了互聯(lián)網(wǎng)用戶的迅猛增長將產(chǎn)生對IP地址的大量需求外，各種各樣聯(lián)網(wǎng)的智能終端乃至移動智能終端(比如信息家電、手機、PDA、網(wǎng)絡汽車、傳感器、網(wǎng)絡攝像頭以及RFID標簽等)也將對IP地址資源產(chǎn)生巨大的需求。例如，中國移動通信公司曾經(jīng)結(jié)合其業(yè)務需求做過分析，結(jié)論是遭遇IPv4地址耗盡問題的將首先是中國，而中國移動則首當其沖。目前，中國移動的無線互聯(lián)網(wǎng)同時在線用戶數(shù)大概是1400多萬，而且每月都以很高的速率在增長。由于缺乏IPv4地址，不得不大量采用私有地址和轉(zhuǎn)換設備，隨著無線網(wǎng)絡業(yè)務開發(fā)的越來越多，這種方式導致運營成本急劇增長，如果這種局面持續(xù)下去，高額的成本將是難以承受的。 

　　影響網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施的安全和穩(wěn)定 

　　IP地址的匱乏可能迫使人們普遍使用私有地址與公有地址轉(zhuǎn)換設備NAT或動態(tài)地址進行通信。這些轉(zhuǎn)換設備和動態(tài)地址的普遍使用極有可能造成國家信息化的網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施效率低下且不穩(wěn)定，也更加無法有效管理和監(jiān)控。 

　　我國目前在IP地址的有效利用和管理方面缺乏很好的解決機制，很多IP地址分配缺乏合理的管理與規(guī)劃，造成了不必要的浪費，進一步加劇了地址資源耗盡的速度，影響了地址的有效利用率。 

　　國內(nèi)外應對IPv4地址耗盡問題的措施 

　　自20世紀80年代后期，研究人員就開始注意到了IPv4地址空間可能短缺這個問題，并提出了臨時性應對方案。目前已有的補救方法包括：可變長子網(wǎng)掩碼(VLSM)技術(shù)以提高IP地址利用率；重新回收利用分配出去但未被使用的IP地址；以及使用私有IP地址轉(zhuǎn)換技術(shù)NAT以節(jié)省公用地址的使用。以上方法并不能增加地址總數(shù)量，只能延緩IPv4地址耗盡的速度。因此，并不能從根本上解決IPv4地址耗盡問題。另外，如上所述，這種對互聯(lián)網(wǎng)“打補丁”的方式也會對互聯(lián)網(wǎng)造成諸多負面影響。  

　　全球5大區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)地址注冊機構(gòu)已經(jīng)紛紛開始研究IPv4地址即將耗盡問題的應對措施與策略。集中在兩點：IPv4地址耗盡速度與時間的分析與準確預測；研討包括管理政策和技術(shù)措施在內(nèi)的各種可能的應對方案，以及這些方案可能帶來的消極影響及其解決方式?？傮w上看，這些研究還比較初步，還沒有形成完善和成熟的應對措施與對策，但他們得到的基本結(jié)論卻值得我們借鑒： 

　　1.IPv4地址耗盡問題牽涉面很廣，是個涉及互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)資源管理政策和各種技術(shù)問題的全球性問題； 
　　2.采用IPv6協(xié)議是解決IPv4地址耗盡問題的根本途徑； 
　　3.IPv4網(wǎng)絡和IPv6網(wǎng)絡之間的轉(zhuǎn)換互通會帶來新的問題和挑戰(zhàn)。 

　　目前，向基于IPv6技術(shù)的下一代互聯(lián)網(wǎng)過渡是解決IPv4地址耗盡問題的根本途徑，已經(jīng)成為國內(nèi)外廣泛的共識。之所以這么講，是因為相比其他很多技術(shù)，IPv6有諸多的優(yōu)勢： 

　　第一，IPv6協(xié)議產(chǎn)生的初衷就是為了應對IPv4地址短缺問題。早在二十世紀八十年代后期研究人員就已經(jīng)意識到了IPv4地址最終會耗盡，并開始設計IPv6協(xié)議，在地址空間設計上采用128位長度，其地址容量約為3.4×1038，從而有效的解決了IPv4地址匱乏的問題。 
　　第二，IPv6是國際權(quán)威互聯(lián)網(wǎng)標準制定組織IETF制定的下一代互聯(lián)網(wǎng)核心協(xié)議。該協(xié)議對過渡、路由、網(wǎng)管、傳輸、安全、DNS等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)有比較成熟的標準，是目前國際范圍內(nèi)惟一普遍認可的下一代互聯(lián)網(wǎng)核心協(xié)議。 
　　第三，IPv6已經(jīng)得到了國際主流網(wǎng)絡設備提供商和軟件開發(fā)商的支持，具有很好的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)。 
　　第四，IPv6技術(shù)已經(jīng)通過大量實驗網(wǎng)絡的運行和驗證，并已經(jīng)在部分國際商業(yè)網(wǎng)絡上部署，證明IPv6技術(shù)的可行。 
　　因此，盡快過渡到以IPv6為核心協(xié)議的下一代互聯(lián)網(wǎng)成為解決IPv4地址耗盡問題的根本途徑并非偶然，而是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷史的必然選擇。 

　　根據(jù)2008年初APNIC對Intennet IPv6應用分析統(tǒng)計，全球范圍的IPv6部署和應用還是有限的，其中IPv6骨干路由只占IPv4骨干路由的0.4%，IPv6的reverse DNS查詢只占到IPv4的0.2%，整體IPv6的業(yè)務訪問量較低；但是從2008年開始，IPv6在全球逐步呈現(xiàn)加速態(tài)勢，運營商加快了IPv6網(wǎng)絡的試商用和部署進程。 

　　在全球推動IPv6發(fā)展的努力中，產(chǎn)業(yè)界的支持是向下一代互聯(lián)網(wǎng)過渡的關(guān)鍵因素。世界主流設備提供商也都提供IPv6產(chǎn)品，幾種主要操作系統(tǒng)均支持IPv6協(xié)議棧。同時一些大型商業(yè)應用軟件，如Oracle也在提供基于IPv6的系統(tǒng)，基于IPv6的新型業(yè)務也在發(fā)展。 

　　2007年底，負責全球域名系統(tǒng)的重要機構(gòu)ICANN(IANA)發(fā)表聲明指出：應根DNS服務器運營商的要求，IANA在2008年2月為6個根DNS服務器設置IPv6地址。 

　　與此同時，各國政府也不遺余力推動向IPv6的過渡。美國國防部決定到2008年整個通信網(wǎng)絡過渡到IPv6網(wǎng)絡；美國政府要求政府機構(gòu)網(wǎng)絡必須在2008年6月前切換到支持IPv6。2008年5月，美國突然加大了IPv6地址申請量，從4月份的374塊地址達到14729塊地址(/32)，IPv6地址量從4月份位居世界11位一躍成為世界第一。歐盟計劃在2010年之前，敦促四分之一的企業(yè)、政府機構(gòu)和家庭用戶轉(zhuǎn)換到IPv6互聯(lián)網(wǎng)地址協(xié)議；歐洲科研機構(gòu)GEANT中樞網(wǎng)絡已百分之百實現(xiàn)了與IPv6協(xié)議兼容;以FT為代表的歐洲運營商在積極推動IPv6。 

　　日本政府通過e-Japan計劃推動IPv6網(wǎng)絡環(huán)境的實現(xiàn)，并獲得了廣泛的應用；2008年，韓國建設6個IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)交換中心(NGIX)，并為10個互聯(lián)網(wǎng)服務提供商(ISP)提供了互聯(lián)互通；新加坡和馬來西亞在下一代寬帶戰(zhàn)略中全面考慮引入IPv6。 

　　抓住戰(zhàn)略機遇，積極向下一代互聯(lián)網(wǎng)過渡  

　　中國作為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展大國，一直積極促進向下一代互聯(lián)網(wǎng)過渡。中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心在2004年12月將CN域名服務器的IPv6地址登記到全球域名根服務器中，開始支持IPv6 DNS。之后持續(xù)研究IPv4及IPv6相關(guān)問題，在2007年7月率先發(fā)表了“關(guān)于應對IPv4地址耗盡問題的聲明”，已經(jīng)引起了國內(nèi)媒體和有關(guān)方面的特別關(guān)注。 

　　目前，IPv6在我國的推廣程度仍然很低，例如在IPv6地址申請方面，中國大陸地區(qū)目前共分得IPv6地址54塊，處于全球第16位。IPv6地址塊的具體分配情況如圖5所示(IPv6地址數(shù)量的統(tǒng)計單位為/32)。我國在下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6的各項關(guān)鍵技術(shù)研究方面已經(jīng)做了大量的工作，這為應對IPv4地址耗盡問題提供了有利的條件。但仍存在如下的問題： 

　　第一，整個社會對IPv4地址耗盡問題的迫切性和產(chǎn)生的后果估計嚴重不足。甚至有人以為談論IPv4地址耗盡問題是一種炒作。電信運營商和ISP作為互聯(lián)網(wǎng)接入和傳輸服務的提供者是IPv4地址耗盡問題的直接面對者，但目前各電信運營商和ISP對IPv4地址耗盡問題很多沒有足夠重視。 

　　第二，與IPv4網(wǎng)絡相比，目前IPv6網(wǎng)絡在我國的發(fā)展仍處于早期階段，還沒有進行廣泛部署。原因除了過渡技術(shù)本身比較復雜外，還由于目前擁有的IPv4地址數(shù)量還能在一定程度上支撐互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)有規(guī)模和業(yè)務的發(fā)展，致使很多機構(gòu)尤其是電信運營商和各ISP對向IPv6過渡態(tài)度不積極，處于觀望狀態(tài)。另外，向IPv6過渡在一定程度上會導致電信運營商和各ISP運行成本的上升。從短期來看，向IPv6過渡并不能為電信運營商和ISP帶來直接的投資回報。 

　　第三，IPv6產(chǎn)業(yè)鏈還不完善，仍處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的形成階段。 IPv6產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展離不開設備提供商、電信運營商/ISP、終端用戶的共同參與。雖然目前大的網(wǎng)絡設備提供商，在網(wǎng)絡核心設備方面都已經(jīng)研發(fā)出了相應產(chǎn)品，但一些終端設備離大規(guī)模商用還有距離，這一方面導致用戶沒有合適的IPv6終端上網(wǎng)，另一方面也導致開發(fā)的IPv6設備因為無法量產(chǎn)而價格高昂，無法普及。沒有IPv6用戶，電信運營商和ISP就缺乏提供IPv6網(wǎng)絡服務的動力。另外，IPv6應用需求與應用創(chuàng)新不足也制約了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 

　　第四，沒有形成統(tǒng)一的全國性地址管理分配機制。這給制定國家統(tǒng)一的IP地址管理政策，提高IP地址使用率，協(xié)調(diào)各方立場對外爭取合法權(quán)益，規(guī)范地址路由策略，全面掌握國家地址資源信息帶來了很多困難。 

　　第五，在國家層面缺乏應對IPv4地址耗盡和向IPv6過渡方面有效的組織機制、相關(guān)制度與措施，也沒有清晰的時間表。 

　　針對受IPv4地址耗盡問題影響的相關(guān)機構(gòu)，需要采取應對措施解決的問題有： 
　　1.對地址注冊管理機構(gòu)，需要研究IPv4地址耗盡日期及耗盡后地址回收再分配的可能性、相關(guān)費用和管理政策方面問題；研究集中控制和管理IPv4耗盡后地址的轉(zhuǎn)移與交易 ，及有關(guān)的法律問題。 

　　2.對電信運營商和ISP，需要研究如何有效利用現(xiàn)在擁有的有限IPv4地址；將已使用的NAT的不利影響降至最低；使用IPv6時，充分考慮與IPv4共存的困難，以及解決辦法；要完善IPv6本身的技術(shù)，包括網(wǎng)絡運營技術(shù)和方法的研究；對于部署IPv6的經(jīng)費投入上的分析，風險分析及國際情況的分析等。 

　　3.對設備提供商，需要相應設備的研發(fā)，提供相應的技術(shù)支持。 

　　目前，全球信息化浪潮發(fā)展迅猛，我國也正加速向信息化社會邁進。及時應對IP地址耗盡問題，積極推進向下一代互聯(lián)網(wǎng)的順利過渡，是歷史賦予我們的戰(zhàn)略發(fā)展機遇。 

　　首先，將會促進我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新跨越式發(fā)展，改變網(wǎng)絡發(fā)展格局，我國應該抓住機會大力發(fā)展下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在國際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新一輪競爭中取得優(yōu)勢。 
　　其次，將會促進互聯(lián)網(wǎng)應用的深入發(fā)展，并優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，帶來新的服務模式和商業(yè)模式。 
　　再次，有利于國家對互聯(lián)網(wǎng)的安全管理。在解決IPv4地址耗盡問題后，用戶有足夠的地址，可以采用真實地址上網(wǎng)，這對于解決網(wǎng)絡垃圾郵件，網(wǎng)絡入侵/攻擊(包括木馬)，網(wǎng)絡誘騙，網(wǎng)站欺詐、惡意發(fā)布虛假信息等網(wǎng)絡信息安全問題提供了非常重要的技術(shù)手段。 
　　最后，有利于建立更合理的互聯(lián)網(wǎng)治理規(guī)則。一方面，為了應對IPv4地址耗盡問題，必須提高現(xiàn)有IPv4地址的利用率，同時，隨著IPv4公共地址池的日益減少，國際地址分配政策和費用政策必然要進行相應的調(diào)整；另一方面，新的IPv6地址申請，將有別于現(xiàn)有IPv4地址申請的規(guī)則和機制。這給制定國家統(tǒng)一的IP地址管理政策，協(xié)調(diào)各方立場對外爭取合法權(quán)益，規(guī)范地址路由策略，全面掌握國家地址資源信息帶來了新的機遇。 

　　總之，抓住這一戰(zhàn)略機遇，制定國家行動計劃，加快下一代互聯(lián)網(wǎng)的建設和部署，將有利于我國互聯(lián)網(wǎng)的治理；促進互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新和應用，并打破現(xiàn)有網(wǎng)絡發(fā)展的格局；提升國家信息化水平和全球競爭力，帶動信息產(chǎn)業(yè)乃至信息社會的發(fā)展，促進我國從信息化大國向信息化強國的轉(zhuǎn)化進程。 

　　(作者單位為中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心)