全球互聯(lián)網(wǎng)地址分配機構(gòu)(IANA)在2011年2月向五大地區(qū)性互聯(lián)網(wǎng)注冊機構(gòu)分配出了***的IPv4地址空間段。專家當時警告稱，全球可用的IPv4地址在數(shù)個月內(nèi)將會被悉數(shù)分配給互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)。

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自那之后，除非所有的人都升級到IPv6，否則全球不久之后將會面臨IPv4地址危機，這場危機將阻礙所有用戶的互聯(lián)網(wǎng)連接。IP地址的需求量迅速增長更是讓這場危機雪上加霜——IP地址需求量的增長是多方面原因?qū)е碌?，如物?lián)網(wǎng)(冰箱需要有自己的IP地址)、可穿戴設(shè)備(手表和眼鏡需要連接性)、BYOD[注](允許接入公司網(wǎng)絡(luò)的移動設(shè)備大幅增長)，以及發(fā)展中國家智能手機使用量的增長。

不過直到三年后的今天，美國互聯(lián)網(wǎng)號碼注冊機構(gòu)(ARIN)在美國和加拿大仍然在少量分配IPv4地址。

IPv4地址危機到底是怎么發(fā)生的?

盡管IPv4地址危機的最終爆發(fā)時刻正在日益逼近，但是得益于主要的互聯(lián)網(wǎng)參與者采取了一些巧妙措施以拓展這些可用地址的數(shù)量，使得爆發(fā)時刻得到了有效延緩，但這一努力的效果也幾乎已到盡頭。

ARIN的***執(zhí)行官John Curran 稱：“ARIN目前在本地區(qū)還擁有大約2400萬個可用的IPv4地址。”雖然Curran表示無論互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商的規(guī)模大小都可以獲得這些地址，但是他預(yù)測，這些地址很可能在2014年的某一時刻將被分配完畢。

不過即便如此，運營商客戶在較長一段時間內(nèi)仍然可以獲得IPv4地址，且并非所有運營商都會在同一時間內(nèi)陷入地址短缺的困境。因為地址短缺更大程度上是一個由網(wǎng)絡(luò)增長引起的問題——對于穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)來說，運營商能夠重復(fù)使用網(wǎng)絡(luò)地址，因為在老客戶退訂服務(wù)后，可以將地址分配給新的客戶。”

人們是如何應(yīng)對的?

沒有人對這一問題感到驚訝?；ヂ?lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)早在20年前就已經(jīng)預(yù)測到網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的全球性增長，并為此起草了新的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(即IPv6協(xié)議)，以解決即將來臨的短缺問題。

IPv6使用的是128位的地址空間，也就是2^128，這將會生成比32位IPv4方案更多的地址，其數(shù)量甚至超過了地球表面的沙粒數(shù)。

既然如此，那么為什么大家并沒有換用IPv6呢?

事實上，IPv6并不向下兼容IPv4。這意味著運營商需要運行雙堆棧IPv4/IPv6網(wǎng)絡(luò)。為了讓IPv6能夠良好地工作，網(wǎng)絡(luò)運營商需要端到端進行設(shè)置。這意味著IPv6必須要獲得網(wǎng)絡(luò)硬件廠商、轉(zhuǎn)接服務(wù)提供商、接入服務(wù)提供商、內(nèi)容提供商和終端硬件制造商的支持才行。

沒有經(jīng)濟上的刺激導(dǎo)致運營商不愿意率先投入資金修改協(xié)議以支持IPv6，因此許多硬件和服務(wù)提供商仍然在袖手旁觀以等待時機。

對于企業(yè)來說，如果互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商仍然在使用IPv4，那么升級至IPv6就沒有任何意義。正如Comcast Cable公司的IPv6研究員兼***架構(gòu)師John Brzozowski所說的那樣：我們陷入到了一個是先有雞還是先有蛋的問題之中。“由于內(nèi)容提供商沒有部署IPv6，這導(dǎo)致運營商也不愿意部署IPv6。而內(nèi)容提供商不部署IPv6的原因恰恰是運營商不愿意部署這一新協(xié)議。”

此外，人們目前還有許多辦法可以回避部署IPv6。其中一個常用的技術(shù)是運營商級網(wǎng)絡(luò)(CGN)地址轉(zhuǎn)換(NAT)技術(shù)。這種技術(shù)可以將運營商網(wǎng)絡(luò)中的私有IP地址轉(zhuǎn)換為少量公共IP地址，即NAT可以讓個人的和機構(gòu)使用多個內(nèi)部IP地址。

盡管如此，CGN還是存在著大量的問題，導(dǎo)致其吸引力受到了影響。首先，這種技術(shù)對于運營商來說非常昂貴，他們在這方面花費的資金甚至比部署具有IPv6功能的硬件還要高。其次，大量的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施運轉(zhuǎn)都依賴一個前提，那就是一個公共IP地址必須對應(yīng)一個運營商服務(wù)訂戶。CGN打破了這一前提——這意味著它也打破了定位服務(wù)，并使執(zhí)法機構(gòu)識別用戶的能力受到了影響。

運營商還可以從其他運營商處那里購買剩余的IP地址。ARIN目前已經(jīng)明確規(guī)范了機構(gòu)間轉(zhuǎn)讓IPv4地址的程序。部分機構(gòu)甚至還能夠在未得到ARIN批準的情況下轉(zhuǎn)讓IP地址，這就是所謂的IPv4地址黑市。

此外，ARIN還通過回收IP地址(比如從倒閉的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商處回收)來緩解這一問題。不過，這一數(shù)量規(guī)模相對較小，在本質(zhì)上并不會影響到IPv4地址枯竭的時間。ARIN的另一措施是將IPv4地址數(shù)量拆分成更小的區(qū)間，并提高新地址的批準標準。

盡管各種辦法使得IPv4還能再持續(xù)一段時間，但是大多數(shù)機構(gòu)已經(jīng)承認大趨勢是向IPv6過渡。Roberts稱：“這就如同隧道盡頭終見曙光一樣。”

目前IPv6部署進展怎樣?

Comcast公司近期宣布他們已經(jīng)擁有了全球規(guī)模***的IPv6部署。在Comcast網(wǎng)站中的一個帖子中Brzozowski稱：“目前，約25%(這一比例還在持續(xù)增長)的Comcast Xfinity互聯(lián)網(wǎng)客戶正在積極地部署原生雙?；ヂ?lián)網(wǎng)服務(wù)。在我們的寬帶網(wǎng)絡(luò)中，約75%的寬帶網(wǎng)絡(luò)具有原生IPv6支持功能。我們的目標是在2014年年初實現(xiàn)***支持IPv6。”

盡管如此，也并不是所有的服務(wù)提供商都對此積極響應(yīng)。據(jù)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會評估，Verizon還沒有部署IPv6。

到目前為止，所有主要的路由器廠商和大部分小型辦公室路由器廠商都在其產(chǎn)品中加入了對IPv6的支持功能。不斷成長的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商或是規(guī)模持續(xù)擴張的公司應(yīng)該能夠很輕松地找到支持IPv6的硬件。

隨著IPv6在接入運營商商中的部署，部署IPv6的內(nèi)容提供商數(shù)量正在持續(xù)增長。據(jù)Roberts稱，在Alexa排行榜中的前五大網(wǎng)站都已經(jīng)開始支持IPv6，并且IPv6流量在其總的IP流量中占了相當一部分。其中，谷歌一直在持續(xù)收集關(guān)于IPv6部署的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并以圖表的形式分享這些數(shù)據(jù)——數(shù)據(jù)顯示IPv6部署正在持續(xù)穩(wěn)定地增長。

盡管曲線的形狀非常喜人，但是從絕對值方面看，通過IPv6訪問谷歌的用戶數(shù)量僅占全部用戶數(shù)量的3%。Roberts表示：“這一數(shù)量已經(jīng)比上一年增長了一倍。IPv6流量的增長速率超過了IPv4流量。” Roberts認為這是一個可喜的信號。

互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會也在其全球IPv6網(wǎng)站公布了對IPv6部署的評估情況。數(shù)據(jù)顯示，在Alexa排行榜中的前1000家網(wǎng)站中，有13%可以通過IPv6訪問。Roberts稱：“一年前這一比例為10%。”此外，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會還公布了正在向IPv6過渡的網(wǎng)絡(luò)運營商數(shù)量。Roberts稱：“在我們***公布統(tǒng)計數(shù)據(jù)時約有70家網(wǎng)絡(luò)運營商，現(xiàn)在已經(jīng)增長至了226家。”

在終端硬件提供商方面，IPv6的準備程度參差不齊。“許多家用設(shè)備還沒有使用IPv6。” Roberts說。不過，迅猛增長的手機市場則是另外一番情況。手機運營商正在努力支持具有IPv6功能的設(shè)備，例如Verizon Wireless。Roberts稱：“許多新的智能手機都支持IPv6。” T-Mobile近期也宣布其安卓4.4版本的手機將默認僅通過IPv6連接其移動網(wǎng)絡(luò)。

部分游戲平臺制造商也開始支持IPv6。微軟的Chris Palmer在去年10月份召開的NANOG 59大會上宣布，其Xbox One游戲主機將使用帶有IPsec的IPv6作為游戲者之間的點對點通信協(xié)議。他同時還表示，當點對點使用IPv6協(xié)議通信時游戲?qū)⑦_到***性能。

當涉及內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)時，IPv6連接可能會出現(xiàn)一些問題。Limelight等部分CDN運營商會為他們的客戶默認打開IPv6，但是Akamai等就不會。對此，Akamai的Erik Nygren稱：“我們的大多數(shù)客戶都有著非常復(fù)雜的環(huán)境。在打開雙棧前，這些環(huán)境仍然需要點對點測試。”

一個問題是客戶前端設(shè)備(CPE)必須要能夠支持IPv6且要正確配置。目前并不是所有的量產(chǎn)設(shè)備都能夠做到這一點。盡管如此，Akamai在去年6月份的報告中指出，目前大約有1.5%的內(nèi)容請求通過IPv6，這一比例較前一年翻了一倍。包括運營商、硬件和網(wǎng)絡(luò)提供商、CDN、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、家用電子產(chǎn)品、移動設(shè)備以及內(nèi)容提供商在內(nèi)，IPv6部署正在整個網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)中穩(wěn)步提升。

時至今日，運營商仍然擁有可分配的IPv4地址。因此IPv4地址未來還將會繼續(xù)使用一段時間。雖然對于服務(wù)提供商、公司或客戶來說危機并不會馬上來臨，但是在網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)中，IPv6正作為解決IPv4地址短缺的***方式在持續(xù)發(fā)力。

目前似乎沒有人愿意預(yù)測***一個IPv4數(shù)據(jù)包在互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臅r間，不過我們可以清楚地看到在企業(yè)、移動與家用設(shè)備以及操作系統(tǒng)中，IPv6正在以雙棧部署的形式向部署臨界點發(fā)起沖擊。

一旦這一轉(zhuǎn)折點變得清晰起來，服務(wù)與內(nèi)容提供商就可以依賴于雙棧用戶，同時用戶也會依賴服務(wù)商獲取帶有通過IPv6傳輸?shù)膬?nèi)容，如此一來部署速度就會加快。如同沒有人希望***個支持IPv6一樣，同樣也沒有人愿意***一個才支持IPv6。

現(xiàn)實正如Roberts指出的：“要完成向IPv6過渡仍需時日，但是畢竟這一過渡已經(jīng)發(fā)生。至于為什么過渡時間會如此之長，這是一個研究生畢業(yè)論文的***選題。”(范范編譯)