IPv6地址数与国民经济发展有什么关系_

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:

IP地址概述,包括IP地址的发展史以及管理分配机构等;全球IPv6地址的分配情况,相关分配数据传递了什么信息;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。

5大区域注册机构负责的范围有明确的划分(图2):

图2 互联网号码分配机构(IANA)的管理体系

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RIR IPv6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/32IPv6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RIPENCC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。

那么,IP地址是否与国民经济有关?

图6 IPv6地址持有量与GDP的关系分析

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。

最后,IPv6地址数量与人口数量是否相关?

图7 IPv6地址拥有量排名与人口数量排名的相关性分析

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。

来源:《中国教育网络》杂志(10月刊)

作者:郝辉(清华大学网络研究院)

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