編者按

此前，APNIC首席科學(xué)家杰夫·休斯頓（Geoff Huston）發(fā)文回顧了2022年全球IP地址發(fā)展情況，分析了2022年IPv4和IPv6的部署現(xiàn)狀，并對(duì)未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展形勢(shì)作出判斷。上期介紹了2022年IPv4地址轉(zhuǎn)移和租賃狀況，本期將刊登第三部分，回顧2022年IPv6地址空間狀況，并對(duì)互聯(lián)網(wǎng)前景進(jìn)行展望。

2022年的IPv6地址空間

【資料圖】

IPv4地址分配只是故事的一半，為了補(bǔ)全完整的故事，有必要看一下2022年IPv6的情況。

IPv6采用與IPv4不同的地址分配方法，給每個(gè)客戶分配多長(zhǎng)的IPv6地址前綴是服務(wù)提供商的選擇問(wèn)題。RFC3177記錄了互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)委員會(huì)（IAB）和互聯(lián)網(wǎng)工程指導(dǎo)組（IESG）于2001年發(fā)布的初始建議，當(dāng)時(shí)設(shè)想/48前綴比較適合作為終端實(shí)體的地址前綴。后來(lái)考慮到長(zhǎng)期的地址保護(hù)問(wèn)題，各界采取了更靈活的方法，即由服務(wù)提供商來(lái)選擇終端實(shí)體前綴的長(zhǎng)度。

在當(dāng)前的IPv6環(huán)境中，一些提供商使用/60作為分配單元，也有一些使用/56或/48的提供商。這種差異可能會(huì)對(duì)IPv6地址分配次數(shù)的比較過(guò)程產(chǎn)生誤導(dǎo)，因?yàn)樵谟脩羧后w規(guī)模相同的情況下，使用/48前綴的運(yùn)營(yíng)商所需的地址分配次數(shù)是使用/56前綴的運(yùn)營(yíng)商的256倍，是使用/60前綴運(yùn)營(yíng)商的4,096倍。

從IPv6的分配數(shù)量和地址空間總規(guī)模等方面來(lái)看，與2021年相比，2022年IPv6地址空間的單獨(dú)分配數(shù)量下降了24%，而IPv4分配交易數(shù)量則下降了37%（表1）。

表1 2011-2022年IP地址分配數(shù)量對(duì)比

2022年分配的IPv6地址數(shù)量比2021年減少了3%，而相應(yīng)的IPv4數(shù)量則增加了46%（表2）。

表2 2011-2022年地址分配規(guī)模

從區(qū)域來(lái)看，2022年每個(gè)RIR的IPv6分配行為都與前一年基本持平，但RIPE NCC除外，其分配數(shù)量下降了約50%（表3）。

表3 各RIR的IPv6地址分配情況

地址分配數(shù)據(jù)告訴我們一個(gè)略有不同的故事。表4顯示了每年分配的IPv6/32的數(shù)量，2022年的總分配量略低于2021年，但ARIN的分配量很大，其中包括對(duì)美國(guó)衛(wèi)生與公眾服務(wù)部、美國(guó)國(guó)家海洋與大氣管理局和美國(guó)退伍軍人事務(wù)部分配的/20前綴。這些分配值得關(guān)注，因?yàn)樗鼈冋故玖伺c互聯(lián)網(wǎng)用戶群體沒(méi)有直接關(guān)系的機(jī)構(gòu)（比如美國(guó)聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)）的協(xié)議遷移情況。

表4 各RIR的IPv6地址分配規(guī)模

如果將地址空間總規(guī)模除以分配次數(shù)，可以得出每個(gè)地區(qū)的平均IPv6地址分配規(guī)模情況（表5）。總體而言，IPv6的平均分配規(guī)模仍然約為/30左右，RIPE NCC和APNIC的平均單個(gè)實(shí)體IPv6分配規(guī)模大于其他RIR。

表5 各RIR平均IPv6地址分配情況

圖1和圖2顯示了每年各RIR的IPv6地址分配數(shù)量和規(guī)模。

圖1 每年IPv6地址分配數(shù)量

圖2 每年IPv6地址分配規(guī)模

人們可能會(huì)將2020年RIPE NCC的IPv6分配數(shù)下降歸因于許多歐洲經(jīng)濟(jì)體受到新冠疫情的重創(chuàng)。但也有一些質(zhì)疑的聲音指出，全球經(jīng)濟(jì)體都受到了類似的影響，但2020年只有RIPE NCC的IPv6分配活動(dòng)出現(xiàn)了下降。因此，我們需要更深入地探究歐洲地區(qū)IPv6地址分配活動(dòng)下滑的原因，以便了解是否有特定的因素導(dǎo)致了這種趨勢(shì)。相比之下，中國(guó)、美國(guó)和巴西的IPv6地址分配活動(dòng)沒(méi)有受到疫情的影響（參見(jiàn)表6和7）。

表6 各經(jīng)濟(jì)體每年的IPv6分配次數(shù)

表6展示了獲得IPv6分配次數(shù)最多的經(jīng)濟(jì)體，而表7顯示了過(guò)去五年每個(gè)經(jīng)濟(jì)體分配的IPv6/32地址段的數(shù)量。

表7 各經(jīng)濟(jì)體每年的IPv6/32地址段分配數(shù)量

表8展示了IPv6地址池分配規(guī)模最大的經(jīng)濟(jì)體。盡管美國(guó)在IPv6地址池分配總量方面仍然位居榜首，約占已分配IPv6地址總量的19%，但其人均分配數(shù)量卻低于榜單中許多其他國(guó)家。值得注意的是，瑞典的人均分配地址數(shù)量之高令人震驚。此外，一些互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）分得的IPv6地址池規(guī)?？赡芎艽螅?yàn)樗鼈冊(cè)贗Pv6分配初期就開(kāi)始使用，當(dāng)時(shí)采用的分配政策與現(xiàn)在不同。

表8 2022年12月各經(jīng)濟(jì)體已分配的IPv6地址池

IPv6能實(shí)現(xiàn)地址分配均衡嗎？

RIR系統(tǒng)的目標(biāo)是解決IP地址分配不均衡的問(wèn)題。其背后運(yùn)行的理念是，每個(gè)地域/社區(qū)都有能力制定內(nèi)部的地址分配政策，可以自行決定其對(duì)“公平”和“公正”等含義的理解，然后指導(dǎo)其RIR實(shí)施這些政策。

IPv4早期使用者有明顯的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)時(shí)按類分配的計(jì)劃可能是相當(dāng)奢侈的，而在IPv6中采用“自下而上”的決策框架來(lái)開(kāi)發(fā)地址分配規(guī)則，旨在避免分配結(jié)果不公平。

人們?cè)?jīng)設(shè)想，128位地址空間能提供如此龐大的地址（分配）計(jì)劃，地址稀缺性和分配不公平的問(wèn)題很大程度上將被忽略。2128是一個(gè)巨大的數(shù)字，在兩個(gè)巨大的地址池之間進(jìn)行比較在某種程度上是無(wú)意義的。因此，當(dāng)我們看每人/48的地址指標(biāo)時(shí)，不要忘記，一個(gè)/48實(shí)際上是80比特的地址空間，這比整個(gè)IPv4地址空間大得多。即使是印度人均只有0.1個(gè)/48地址段，也是一個(gè)很龐大的IPv6地址數(shù)量！

然而，在我們沿著這條道路走太遠(yuǎn)之前，請(qǐng)記住，IPv6的128位地址空間已經(jīng)成為一個(gè)神話。我們先后在地址計(jì)劃中砍掉了64位和16位，并沒(méi)有什么特別的原因。16位地址允許在每個(gè)站點(diǎn)創(chuàng)建大約65,000個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)，有些離譜。這導(dǎo)致IPv6中128位所代表的地址空間在實(shí)踐中并不那么廣闊。

IPv4的可用地址前綴空間大致相當(dāng)于/32的終端地址空間大小，而IPv6的可用地址空間大致相當(dāng)于/48的前綴空間。因此，雖然將人均/48作比較可能只是一種幻想，但到目前為止，IPv6的地址分配存在不公平現(xiàn)象，這種觀察是有一定道理的。不過(guò)，與IPv4不同的是，IPv6地址空間的耗盡還需要一段時(shí)間。我們相信，有足夠的IPv6地址可以支持整個(gè)科技世界在一段時(shí)間內(nèi)使用統(tǒng)一的地址利用模式。

在當(dāng)今的公共網(wǎng)絡(luò)中，存在一個(gè)與底層網(wǎng)絡(luò)范式相關(guān)的問(wèn)題。IPv6試圖恢復(fù)20世紀(jì)80年代的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）網(wǎng)絡(luò)，允許每個(gè)連接的設(shè)備向任何其他連接的設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包。然而，如今的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境將這種不受限制的連接視為一種責(zé)任，人們認(rèn)為暴露一個(gè)終端客戶設(shè)備是不必要的風(fēng)險(xiǎn)，因此現(xiàn)今的網(wǎng)絡(luò)模式依賴于由客戶端發(fā)起的交互式連接。

這種模式非常適用于基于NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）的IPv4連接。對(duì)于IPv6互聯(lián)網(wǎng)的長(zhǎng)期發(fā)展，一個(gè)重要的問(wèn)題是：我們是否愿意承擔(dān)維護(hù)終端客戶唯一尋址計(jì)劃的成本，或者在IPv6中是否可以證明NAT是客戶端與服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)中最適合的服務(wù)平臺(tái)。

分配的IPv6地址在多大程度上可以作為互聯(lián)網(wǎng)路由表中的地址宣告前綴？圖3展示了2010年以來(lái)IPv6宣告、未宣告和總分配地址總量的情況，而圖4展示了宣告地址總數(shù)占已分配或已指定的IPv6地址總數(shù)百分比。

圖3 已分配、未宣告和已宣告的IPv6地址

圖 4 已分配 IPv6 地址池中已宣告的占比

在2013年，地址分配范圍的減少是由于LACNIC的政策變化所導(dǎo)致的，其中大量被分配給巴西的地址被直接分配/指派給ISP和類似終端實(shí)體。

從IPv4地址保護(hù)的歷史來(lái)看，大約77%的IPv4地址分配或指定已經(jīng)出現(xiàn)在BGP路由表中，而在IPv6中40%的數(shù)字看起來(lái)并不太讓人印象深刻，但這并不是問(wèn)題的核心所在。我們?cè)贗Pv6中選擇了128位的可用地址長(zhǎng)度，以避免過(guò)度關(guān)注地址保護(hù)問(wèn)題。IPv6可以承受較低的地址利用率。

互聯(lián)網(wǎng)前景展望

互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一系列不確定因素增加了我們做合理預(yù)測(cè)的難度。

在2017年，IPv6部署急劇上升，很大程度上受到了印度IPv6服務(wù)部署的影響，特別是Reliance Jio服務(wù)。2018年相對(duì)平靜，下半年部署率的上升是因?yàn)橹袊?guó)主要服務(wù)提供商開(kāi)始大規(guī)模部署IPv6。2019年IPv6部署加速，整體部署率提高了5%，這與中國(guó)快速部署IPv6有很大關(guān)系。中國(guó)IPv6的部署水平一直在上升，從2019年的23%上升到2022年的28%，即中國(guó)IPv6用戶池增加了約4100萬(wàn)個(gè)終端用戶（圖5）。

圖5 2012-2022年IPv6發(fā)展測(cè)量

2022年，全球范圍內(nèi)的IPv6增長(zhǎng)模式更為分散，總體增長(zhǎng)率為2.5%。然而，法國(guó)（增長(zhǎng)19%）、尼泊爾（增長(zhǎng)15%）、以色列（14%）和英國(guó)（10%）的IPv6部署一直在穩(wěn)步上升。與互聯(lián)網(wǎng)整體的平均水平（33%）相比，IPv6部署率較低的地區(qū)包括非洲、南歐、東歐、中東和中亞（圖6）。

圖6 2022年12月IPv6測(cè)量

雖然一些服務(wù)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)意識(shí)到NAT部署的預(yù)期成本對(duì)他們的服務(wù)平臺(tái)來(lái)說(shuō)是不可持續(xù)的，但仍有一些人認(rèn)為NAT會(huì)隨著互聯(lián)網(wǎng)人口規(guī)模增長(zhǎng)而持續(xù)一段時(shí)間。至少，這是我認(rèn)為很多服務(wù)提供商沒(méi)有采取雙棧服務(wù)部署行動(dòng)的唯一理由。然而，過(guò)渡的最終目標(biāo)并不是全面開(kāi)啟雙棧，而是停用IPv4，因此需要很長(zhǎng)一段時(shí)間，而如何量化這段時(shí)間是不確定的。

在地址方面，由于移動(dòng)服務(wù)環(huán)境中CGNAT（運(yùn)營(yíng)商級(jí)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）的廣泛使用，IPv4互聯(lián)網(wǎng)的增長(zhǎng)幾乎被掩蓋，因此對(duì)IPv4公網(wǎng)地址的需求相當(dāng)?shù)?，網(wǎng)絡(luò)中的基本增長(zhǎng)率被NAT所掩蓋。在IPv6中，巨大規(guī)模的地址空間隱藏了大部分?jǐn)?shù)量。一個(gè)ISP的IPv6/20地址段分配允許2.68億個(gè)/48分配或680億個(gè)/56分配，因此IPv6網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng)只是隱藏在IPv6背后的大規(guī)模地址計(jì)劃中。

人們普遍認(rèn)為，大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)和其他形式的部署將對(duì)IPv6地址的需求產(chǎn)生影響，這些部署可以被歸入物聯(lián)網(wǎng)（IoT）范疇。但這并不意味著這些部署只是一個(gè)行業(yè)被過(guò)度炒作的產(chǎn)物。更有可能的假設(shè)是，到目前為止，這種部署是使用私有的IPv4地址進(jìn)行的，它們依靠NAT和應(yīng)用級(jí)網(wǎng)關(guān)接入公共互聯(lián)網(wǎng)。

盡管我們經(jīng)常被告知，NAT不是一個(gè)好的安全設(shè)備，但在實(shí)踐中，NAT對(duì)網(wǎng)絡(luò)掃描和惡意軟件提供了有效的前線防御。因此，使用NAT和基于設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)背后可能有一個(gè)更大的故事需要挖掘，而不僅僅是決定是否繼續(xù)使用IPv4協(xié)議棧的問(wèn)題。

我們正在目睹一個(gè)行業(yè)的變化，其中技術(shù)創(chuàng)新、開(kāi)放性和多樣化不再是主要的推進(jìn)手段。IPv4中NAT的廣泛使用將互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)限制在使用TCP和UDP的簡(jiǎn)單且受限的客戶端/服務(wù)器交互模式中。由于NAT的存在，客戶端發(fā)起的交易成為網(wǎng)絡(luò)交互的主要形式，而通信方式的開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)模式在今天已不再延續(xù)。在我們坐等曠日持久的IPv4/IPv6過(guò)渡期之時(shí)，現(xiàn)任者正在鞏固他們的地位，而創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)精神則被置于次要地位。

當(dāng)前，少數(shù)大型企業(yè)提供了互聯(lián)網(wǎng)傳輸服務(wù)，并在各自的市場(chǎng)中擁有強(qiáng)大的地位。這些大型企業(yè)傾向于規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、保守主義和提高對(duì)其經(jīng)營(yíng)范圍的控制水平。在內(nèi)容提供方面也存在相同的市場(chǎng)匯聚趨勢(shì)，少數(shù)內(nèi)容提供商在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)上擁有絕對(duì)主導(dǎo)地位。

這些行業(yè)的變化對(duì)網(wǎng)絡(luò)中立性、傳輸和服務(wù)提供功能的分離、投資狀況和對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施投資的風(fēng)險(xiǎn)和回報(bào)預(yù)期，以及互聯(lián)網(wǎng)本身的開(kāi)放性等方面產(chǎn)生了深刻的影響。

考慮到這個(gè)行業(yè)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，如何維持一個(gè)高效、完全開(kāi)放和有競(jìng)爭(zhēng)力的行業(yè)始終是一個(gè)挑戰(zhàn)，但當(dāng)基礎(chǔ)平臺(tái)已經(jīng)耗盡IP地址這一基本貨幣時(shí)，挑戰(zhàn)程度就會(huì)成倍增加。當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的產(chǎn)品趨于消失時(shí)，市場(chǎng)中大型企業(yè)利用其在位優(yōu)勢(shì)進(jìn)行宏觀控制的壓力就會(huì)增加。在這種情況下，通常需要某種形式的公共部門干預(yù)來(lái)恢復(fù)有效的競(jìng)爭(zhēng)，并重新推動(dòng)更高效的產(chǎn)品供給。

互聯(lián)網(wǎng)正在不斷發(fā)展，它已不再是電話、印刷報(bào)紙、電視娛樂(lè)和社會(huì)交互等傳統(tǒng)行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新挑戰(zhàn)者?；ヂ?lián)網(wǎng)已經(jīng)成為一項(xiàng)既定的規(guī)范，不再像過(guò)去一樣被視為放松管制的顛覆者。我們?cè)诔掷m(xù)探索互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管和治理框架，以避免互聯(lián)網(wǎng)參與主體形成日益增長(zhǎng)的自滿情緒。

目前我們無(wú)法確定在這一探索過(guò)程中會(huì)取得多大的成功，只能拭目以待。

本文同時(shí)刊登于《中國(guó)教育網(wǎng)絡(luò)》2023年6月刊

來(lái)源：APNIC

作者：Geoff Huston

翻譯：張明明

責(zé)編：項(xiàng)陽(yáng)

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