淺談互聯(lián)網(wǎng)IP地址稀缺問題

張興芹 ，莊蘭華

1.中國海洋大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266100

2.山東外國語職業(yè)學(xué)院，山東 日照 276800

3.山東外國語職業(yè)學(xué)院，山東 日照 276800

近日，一則新聞引起了全球的關(guān)注。新華社舊金山2011年2月3日電全球互聯(lián)網(wǎng)IP地址相關(guān)管理組織說，現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)IP地址已于當天分配完畢，IP地址總庫已經(jīng)枯竭。IP地址是網(wǎng)絡(luò)用戶相互區(qū)分和聯(lián)系的唯一標，它的稀缺勢必會造成互聯(lián)網(wǎng)的“擁擠”甚至“堵塞”，隨著人們對互聯(lián)網(wǎng)要求的不斷提高和互聯(lián)網(wǎng)民人數(shù)的急劇增加，解決互聯(lián)網(wǎng)中IP地址的稀缺已是當務(wù)之急。

1 IP地址現(xiàn)狀

目前全球大眾使用的Internet所采用的協(xié)議族是TCP/IP協(xié)議族，而IP是TCP/IP協(xié)議族中網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議，是TCP/IP協(xié)議族的核心協(xié)議，現(xiàn)在所采用的版本是第四版，即IPv4，它是構(gòu)成現(xiàn)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基石的協(xié)議。根據(jù)IPv4協(xié)議，每一個IP地址由32位二進制數(shù)組成，為了方便記憶，把32位二進制數(shù)每8位分成一組，轉(zhuǎn)化為十進制，即每一個IP地址由4位十進制數(shù)組成，每位數(shù)字中間用英語句號隔開。例如：192.168.54.57。同時，IPv4為了區(qū)分不同的網(wǎng)絡(luò)，把IP地址分成5類，即A、B、C、D、E5類。如下圖所示：

從上圖上可以看出，A類IP地址中，第一位必須以0開頭，后7位表示網(wǎng)絡(luò)號，即最多可以構(gòu)建的A類網(wǎng)絡(luò)有27個，其中全0和全1用作保留地址，即A類網(wǎng)絡(luò)有126個。同時，在一個A類網(wǎng)絡(luò)中做多容納的主機數(shù)是224臺。從中可以看出A類IP地址適用于大型網(wǎng)絡(luò)。

B類IP地址中，前兩位以10開頭，后14位表示網(wǎng)絡(luò)號，最后16位表示主機號，B類IP地址適用于中型網(wǎng)絡(luò)。

C類IP地址中，前三位以110開頭，后21位表示網(wǎng)絡(luò)號，最后8位表示主機號，C類IP地址適用于小型網(wǎng)絡(luò)。目前，絕大多數(shù)局域網(wǎng)都屬于C類IP地址。

D類IP地址前四位以1110開頭，主要用于多播。而E類IP地址前四類以1111開頭，用于保留作研究。

從上述IP地址的分類中，我們很明顯的看出，可以建設(shè)的大型網(wǎng)絡(luò)是非常少的，而C類IP地址看似非常多，但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展和Internet用戶的不斷增加，這些IP地址是遠遠不夠的。

另外，由于分配權(quán)的問題,國際上IPv4 地址分配非常不公正。根據(jù)波士頓咨詢公司（BCG）最新報告，中國的網(wǎng)民數(shù)量在2009年達到3.84億，超過了美國和日本網(wǎng)民的總和，但分配的A類IP地址卻寥寥無幾，而美國麻省理工大學(xué)分配的A類IP地址就比整個中國多，對于這種不公正的分配,只有尋求技術(shù)上的突破才是唯一可行的辦法。

2 解決方法

2.1 子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)的產(chǎn)生是為了減少IP地址的浪費。在現(xiàn)有IPv4協(xié)議下，隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和新的網(wǎng)絡(luò)的不斷產(chǎn)生，新產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)有的多則幾百臺終端，有的網(wǎng)絡(luò)則僅有幾臺終端，這樣就浪費了很多IP地址。為了避免不必要的浪費，所以要采用劃分子網(wǎng)的方法。劃分子網(wǎng)一個最顯著的特征就是具有子網(wǎng)掩碼，它的作用就是將某個IP地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址兩部分，劃分的目的一是用于屏蔽IP地址的一部分以區(qū)別網(wǎng)絡(luò)標識和主機標識，并說明該IP地址是在局域網(wǎng)上，還是在遠程網(wǎng)上；二是用于將一個大的IP網(wǎng)絡(luò)劃分為若干小的子網(wǎng)絡(luò)，以便于管理。

2.2 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）

NAT技術(shù)，中文翻譯為網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換。由于目前Internet廣泛使用的IPv4本身存在的許多不足，而IPv6技術(shù)的開發(fā)和推廣使用需要一定的時間，為了延長現(xiàn)有IPv4的使用時間，NAT技術(shù)隨之產(chǎn)生。NAT技術(shù)主要是修改IP數(shù)據(jù)包中的源IP地址，或目的IP地址達到屏蔽內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的目的。由于NAT技術(shù)應(yīng)用的復(fù)雜性使得它的應(yīng)用范圍比較小，如果需要特定的應(yīng)用，還需要做新的開發(fā)。

對NAT技術(shù)來講，最重要的是在配置NAT的路由器上形成NAT轉(zhuǎn)換表，轉(zhuǎn)換表的形成是至關(guān)重要的，一旦形成轉(zhuǎn)換表，工作就基本完成了。

2.3 IPv6

IPv6全稱Internet Protocol Version 6。IPv6是IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組，Internet Engineering Task Force）設(shè)計的用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議（IPv4）的下一代IP協(xié)議。

IPv4所采用的地址的位數(shù)是32位，而IPv6采用的地址位數(shù)為128位，大大的增加了IP地址的數(shù)量，可以高達2128個IP地址（包括全0），保守估計，整個地球上每平方米可以覆蓋1000臺計算機，這樣就解決了IP地址枯竭的現(xiàn)狀。按照IPv6協(xié)議，IP地址的書寫方法采用8組4位十六進制數(shù)表示，中間用冒號隔開。除此之外，IPv6還考慮到了在IPV4中解決不好的問題，比如，端對端IP連接，安全性，即插即用等。

IPv6是目前從根據(jù)上解決IP地址稀缺的最佳途徑。如何將現(xiàn)有的IPv4協(xié)議轉(zhuǎn)換到IPv6協(xié)議呢。過渡技術(shù)是關(guān)鍵。由于現(xiàn)有Internet規(guī)模龐大，加之數(shù)量眾多的IPv4用戶和設(shè)備，要完成從IPv4到IPv6的過渡，需要很長的時間，這個轉(zhuǎn)換過程是循序漸進的。另外，由于目前采用IPv4協(xié)議的Internet帶給企業(yè)單位和家庭用戶的好處是顯為人知的，如果在過渡的過程中出現(xiàn)問題，這也是企業(yè)和用戶無法接受的，因此，良好的過渡就成了IPv6成功的一個重要因素。

在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人們工作和生活中必須可少的一種工具。而IP地址的稀缺無疑會造成互聯(lián)網(wǎng)的“堵塞”，新的IPv6協(xié)議具有堅實的理論基礎(chǔ)和無限的拓展空間,未來互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景是無限的。

[1]任榮.IP地址的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].信息技術(shù)，2003，3.

[2]謝希仁.計算機網(wǎng)絡(luò)[M].電子工業(yè)出版社，2008，1.

[3]全球IP地址資源完全枯竭.新華社，2011，2.