淺談互聯網IP地址稀缺問題

張興芹 ，莊蘭華

1.中國海洋大學信息科學與工程學院，山東 青島 266100

2.山東外國語職業學院，山東 日照 276800

3.山東外國語職業學院，山東 日照 276800

近日，一則新聞引起了全球的關注。新華社舊金山2011年2月3日電全球互聯網IP地址相關管理組織說，現有的互聯網IP地址已于當天分配完畢，IP地址總庫已經枯竭。IP地址是網絡用戶相互區分和聯系的唯一標，它的稀缺勢必會造成互聯網的“擁擠”甚至“堵塞”，隨著人們對互聯網要求的不斷提高和互聯網民人數的急劇增加，解決互聯網中IP地址的稀缺已是當務之急。

1 IP地址現狀

目前全球大眾使用的Internet所采用的協議族是TCP/IP協議族，而IP是TCP/IP協議族中網絡層的協議，是TCP/IP協議族的核心協議，現在所采用的版本是第四版，即IPv4，它是構成現今互聯網技術的基石的協議。根據IPv4協議，每一個IP地址由32位二進制數組成，為了方便記憶，把32位二進制數每8位分成一組，轉化為十進制，即每一個IP地址由4位十進制數組成，每位數字中間用英語句號隔開。例如：192.168.54.57。同時，IPv4為了區分不同的網絡，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位表示網絡號，即最多可以構建的A類網絡有27個，其中全0和全1用作保留地址，即A類網絡有126個。同時，在一個A類網絡中做多容納的主機數是224臺。從中可以看出A類IP地址適用于大型網絡。

B類IP地址中，前兩位以10開頭，后14位表示網絡號，最后16位表示主機號，B類IP地址適用于中型網絡。

C類IP地址中，前三位以110開頭，后21位表示網絡號，最后8位表示主機號，C類IP地址適用于小型網絡。目前，絕大多數局域網都屬于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，可以建設的大型網絡是非常少的，而C類IP地址看似非常多，但隨著網絡技術的快速發展和Internet用戶的不斷增加，這些IP地址是遠遠不夠的。

另外，由于分配權的問題,國際上IPv4 地址分配非常不公正。根據波士頓咨詢公司（BCG）最新報告，中國的網民數量在2009年達到3.84億，超過了美國和日本網民的總和，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,只有尋求技術上的突破才是唯一可行的辦法。

2 解決方法

2.1 子網掩碼

子網的產生是為了減少IP地址的浪費。在現有IPv4協議下，隨著互聯網的快速發展和新的網絡的不斷產生，新產生的網絡有的多則幾百臺終端，有的網絡則僅有幾臺終端，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的方法。劃分子網一個最顯著的特征就是具有子網掩碼，它的作用就是將某個IP地址劃分成網絡地址和主機地址兩部分，劃分的目的一是用于屏蔽IP地址的一部分以區別網絡標識和主機標識，并說明該IP地址是在局域網上，還是在遠程網上；二是用于將一個大的IP網絡劃分為若干小的子網絡，以便于管理。

2.2 網絡地址轉換（NAT）

NAT技術，中文翻譯為網絡地址轉換。由于目前Internet廣泛使用的IPv4本身存在的許多不足，而IPv6技術的開發和推廣使用需要一定的時間，為了延長現有IPv4的使用時間，NAT技術隨之產生。NAT技術主要是修改IP數據包中的源IP地址，或目的IP地址達到屏蔽內部網絡的目的。由于NAT技術應用的復雜性使得它的應用范圍比較小，如果需要特定的應用，還需要做新的開發。

對NAT技術來講，最重要的是在配置NAT的路由器上形成NAT轉換表，轉換表的形成是至關重要的，一旦形成轉換表，工作就基本完成了。

2.3 IPv6

IPv6全稱Internet Protocol Version 6。IPv6是IETF（互聯網工程任務組，Internet Engineering Task Force）設計的用于替代現行版本IP協議（IPv4）的下一代IP協議。

IPv4所采用的地址的位數是32位，而IPv6采用的地址位數為128位，大大的增加了IP地址的數量，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地址枯竭的現狀。按照IPv6協議，IP地址的書寫方法采用8組4位十六進制數表示，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是目前從根據上解決IP地址稀缺的最佳途徑。如何將現有的IPv4協議轉換到IPv6協議呢。過渡技術是關鍵。由于現有Internet規模龐大，加之數量眾多的IPv4用戶和設備，要完成從IPv4到IPv6的過渡，需要很長的時間，這個轉換過程是循序漸進的。另外，由于目前采用IPv4協議的Internet帶給企業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問題，這也是企業和用戶無法接受的，因此，良好的過渡就成了IPv6成功的一個重要因素。

在信息技術高速發展的今天，互聯網已經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網的“堵塞”，新的IPv6協議具有堅實的理論基礎和無限的拓展空間,未來互聯網的發展前景是無限的。

[1]任榮.IP地址的現狀與發展[J].信息技術，2003，3.

[2]謝希仁.計算機網絡[M].電子工業出版社，2008，1.

[3]全球IP地址資源完全枯竭.新華社，2011，2.