IP地址在以TCP/IP协议为核心的互联网中起着举足轻重的作用，网络中各系统的识别和传输数据的路由主要是依靠IP地址。IP地址资源是否充足，也是反映一国信息化水平和互联网发展能力的重要指标。同时，IP地址也是加强互联网管理，追查网上犯罪等危害国家安全行为的有效手段。  

  
　　互联网的飞速发展导致IPv4地址消耗速度加快。据测算，IANA和各RIR将于2010至2012年前后分配完所拥有的剩余地址，届时将没有新的IPv4地址可供分配，这称为IPv4地址耗尽问题。  

　　由于这一问题的重要性和紧迫性，已经引起了全球高度关注。ICANN前主席、互联网之父Vint Cerf在2007年10月接受英国广播公司BBC访谈时发出了IPv4地址即将耗尽的警告，并提出向IPv6过渡的倡议。全球5大区域互联网地址注册机构也纷纷开始了IPv4地址即将耗尽问题的应对策略研究，每年5大地址分配机构都会分别召开多次会议，IPv4地址耗尽问题已经成为最重要的议题之一。 

　　中国互联网络信息中心(CNNIC)作为中国的国家互联网注册机构(National Internet Registry)的身份于1997年1月成为亚太互联网络信息中心(APNIC)的联盟成员，并成立了以CNNIC为召集单位的全国性IP地址分配联盟。长期以来，CNNIC一直致力于全球IP地址分配现状和全球IP地址技术最新动向的分析与研究工作，为我国IP地址等互联网基础资源的获取和分配提供了许多权威信息，为推动我国IP地址资源的申请工作，进而推动我国的信息化建设，贡献了自己的力量。 

　　2005年，经国家发展和改革委员会批准，CNNIC承担了“中国下一代互联网示范工程”(CNGI)中的“IPv6网络地址规划研究”项目。该项目对国际和国内地址资源的分配和管理进行了深入细致的分析研究。在研究过程中，我们深深感到，全球IPv4地址的耗尽问题是我们不得不面临的一个现实挑战，但同时，如果我们应对得当，制定相应的国家行动计划，也会成为我国互联网发展的一次历史性机遇。 

　　IPv4地址即将耗尽问题 

　　目前的IP地址分配采用分级模式进行。 ICANN(IANA)将地址分配给地区级互联网地址注册机构RIR，RIR负责该地区的地址分配注册服务。目前全球共有5个RIR：ARIN、RIPE、APNIC、LACNIC、AfriNIC。亚太地区国家的IP地址分配由APNIC管理。在RIR之下还可以存在国家级IR (NIR)和 普通地区级IR (LIR)的地址分配注册机构。 

　　截至2008年9月，IANA未分配地址池中还剩下39个A类地址，各RIR地址池中所剩未分配地址的总和为9.77个A类地址。图1是2008年第一季度的IPv4 地址空间分配情况。 

　　对于IPv4地址的耗尽包含两个方面的含义：IANA地址池的耗尽和各RIR地区地址池的耗尽。 

　　根据过去分配数据的预测模型，如果全球IPv4地址还是以现行的分配政策分配，IANA的地址池将会在2010年前后耗尽。各RIR地址池里所剩IPv4地址将在2012年前后耗尽。 

　　近几年互联网络蓬勃发展的亚太区IPv4需求增长速度最快，而中国又是在亚太区互联网发展最快的国家。根据历史数据分析，从1998年至2007年，中国IPv4地址的消耗增速平均每年为43.7%，大大高于全球19%的平均增速。国内IPv4地址分配开始于二十世纪九十年代初，自二十世纪九十年代中后期，进入一个稳定的增长期。图3是中国自1997年来的地址增长情况以及同期亚太区地址分配的情况(截至2008年9月)。 

　　理论上讲，一旦各RIR的地址池耗尽就无法从地址注册管理机构再得到地址。但是亚太地区在分配结构上具有NIR这一层的国家分配机构。在早期亚太区的NIR从APNIC得到一些地址作为自己的地址池进行区域自主分配。但多数地址里还有累计近11个的B类IPv4地址，但其对于中国地址耗尽时间的延长作用可以忽略。因此可以说，当RIR的地址池耗尽后，中国的IPv4地址也将耗尽。 

　　此外，截至到2007年12月31日，中国大陆所分得的IPv4地址为1.35亿个，仅占全球已分配地址的4.45%，不足美国的十分之一。根据分析，到2012年，中国大陆地区还需要超过2亿个IPv4地址来满足互联网络发展的需要。这个数字占IANA现有未分配地址的约30%。这样我们就不得不在是否能从国际互联网地址注册管理机构申请到充足的地址的问题上画一个问号。 

　　虽然以上分析不能说是一个绝对准确的预测，因为未来的互联网仍面临很多不确定因素，但这是根据过去几年IPv4的消耗率而得出的重要结论。实际消耗速度可能比该预测更快(以中国为例)，2006年我国IPv4地址预测数量约为9500万，实际消耗量为9800万，超出预测近300万；2007年我国IPv4预测数量约为1.05亿，实际消耗量为1.35亿，超出预测约3000万。  

　　IPv4地址耗尽的影响  

　　受IPv4地址耗尽问题影响的主要有3类对象，分别是： 
　　1.电信运营商和ISP：由于缺乏IPv4地址，他们将无法发展新用户和新业务； 
　　2.用户：由于电信运营商和ISP应对IPv4地址耗尽问题而产生的各种费用将导致用户上网费用的上升和能选择的网络业务的变化； 
　　3.设备提供商：由于需要发展新的技术，这既是商业机会，也存在风险。 
　　IPv4地址资源的耗尽对于我国互联网发展和信息化社会的建设影响巨大。 

　　制约我国互联网的发展 

　　据中国互联网络信息中心的统计，中国的网民人数达到2.53亿，居世界第一位，同比增长56.2%。尽管网民数的发展十分迅速，中国的网民普及率也还只有19.1%，低于世界平均数21.1%，与发达国家60%到80%的网民普及率相比，还有很大的差距。这预示着我国互联网用户的快速发展对IP地址产生巨大的需求。 

　　目前，基于IP地址的新型互联网业务正蓬勃发展。除了互联网用户的迅猛增长将产生对IP地址的大量需求外，各种各样联网的智能终端乃至移动智能终端(比如信息家电、手机、PDA、网络汽车、传感器、网络摄像头以及RFID标签等)也将对IP地址资源产生巨大的需求。例如，中国移动通信公司曾经结合其业务需求做过分析，结论是遭遇IPv4地址耗尽问题的将首先是中国，而中国移动则首当其冲。目前，中国移动的无线互联网同时在线用户数大概是1400多万，而且每月都以很高的速率在增长。由于缺乏IPv4地址，不得不大量采用私有地址和转换设备，随着无线网络业务开发的越来越多，这种方式导致运营成本急剧增长，如果这种局面持续下去，高额的成本将是难以承受的。 

　　影响网络基础设施的安全和稳定 

　　IP地址的匮乏可能迫使人们普遍使用私有地址与公有地址转换设备NAT或动态地址进行通信。这些转换设备和动态地址的普遍使用极有可能造成国家信息化的网络基础设施效率低下且不稳定，也更加无法有效管理和监控。 

　　我国目前在IP地址的有效利用和管理方面缺乏很好的解决机制，很多IP地址分配缺乏合理的管理与规划，造成了不必要的浪费，进一步加剧了地址资源耗尽的速度，影响了地址的有效利用率。 

　　国内外应对IPv4地址耗尽问题的措施 

　　自20世纪80年代后期，研究人员就开始注意到了IPv4地址空间可能短缺这个问题，并提出了临时性应对方案。目前已有的补救方法包括：可变长子网掩码(VLSM)技术以提高IP地址利用率；重新回收利用分配出去但未被使用的IP地址；以及使用私有IP地址转换技术NAT以节省公用地址的使用。以上方法并不能增加地址总数量，只能延缓IPv4地址耗尽的速度。因此，并不能从根本上解决IPv4地址耗尽问题。另外，如上所述，这种对互联网“打补丁”的方式也会对互联网造成诸多负面影响。  

　　全球5大区域互联网地址注册机构已经纷纷开始研究IPv4地址即将耗尽问题的应对措施与策略。集中在两点：IPv4地址耗尽速度与时间的分析与准确预测；研讨包括管理政策和技术措施在内的各种可能的应对方案，以及这些方案可能带来的消极影响及其解决方式。总体上看，这些研究还比较初步，还没有形成完善和成熟的应对措施与对策，但他们得到的基本结论却值得我们借鉴： 

　　1.IPv4地址耗尽问题牵涉面很广，是个涉及互联网基础资源管理政策和各种技术问题的全球性问题； 
　　2.采用IPv6协议是解决IPv4地址耗尽问题的根本途径； 
　　3.IPv4网络和IPv6网络之间的转换互通会带来新的问题和挑战。 

　　目前，向基于IPv6技术的下一代互联网过渡是解决IPv4地址耗尽问题的根本途径，已经成为国内外广泛的共识。之所以这么讲，是因为相比其他很多技术，IPv6有诸多的优势： 

　　第一，IPv6协议产生的初衷就是为了应对IPv4地址短缺问题。早在二十世纪八十年代后期研究人员就已经意识到了IPv4地址最终会耗尽，并开始设计IPv6协议，在地址空间设计上采用128位长度，其地址容量约为3.4×1038，从而有效的解决了IPv4地址匮乏的问题。 
　　第二，IPv6是国际权威互联网标准制定组织IETF制定的下一代互联网核心协议。该协议对过渡、路由、网管、传输、安全、DNS等相关技术领域已经有比较成熟的标准，是目前国际范围内惟一普遍认可的下一代互联网核心协议。 
　　第三，IPv6已经得到了国际主流网络设备提供商和软件开发商的支持，具有很好的产业化基础。 
　　第四，IPv6技术已经通过大量实验网络的运行和验证，并已经在部分国际商业网络上部署，证明IPv6技术的可行。 
　　因此，尽快过渡到以IPv6为核心协议的下一代互联网成为解决IPv4地址耗尽问题的根本途径并非偶然，而是互联网发展历史的必然选择。 

　　根据2008年初APNIC对Intennet IPv6应用分析统计，全球范围的IPv6部署和应用还是有限的，其中IPv6骨干路由只占IPv4骨干路由的0.4%，IPv6的reverse DNS查询只占到IPv4的0.2%，整体IPv6的业务访问量较低；但是从2008年开始，IPv6在全球逐步呈现加速态势，运营商加快了IPv6网络的试商用和部署进程。 

　　在全球推动IPv6发展的努力中，产业界的支持是向下一代互联网过渡的关键因素。世界主流设备提供商也都提供IPv6产品，几种主要操作系统均支持IPv6协议栈。同时一些大型商业应用软件，如Oracle也在提供基于IPv6的系统，基于IPv6的新型业务也在发展。 

　　2007年底，负责全球域名系统的重要机构ICANN(IANA)发表声明指出：应根DNS服务器运营商的要求，IANA在2008年2月为6个根DNS服务器设置IPv6地址。 

　　与此同时，各国政府也不遗余力推动向IPv6的过渡。美国国防部决定到2008年整个通信网络过渡到IPv6网络；美国政府要求政府机构网络必须在2008年6月前切换到支持IPv6。2008年5月，美国突然加大了IPv6地址申请量，从4月份的374块地址达到14729块地址(/32)，IPv6地址量从4月份位居世界11位一跃成为世界第一。欧盟计划在2010年之前，敦促四分之一的企业、政府机构和家庭用户转换到IPv6互联网地址协议；欧洲科研机构GEANT中枢网络已百分之百实现了与IPv6协议兼容;以FT为代表的欧洲运营商在积极推动IPv6。 

　　日本政府通过e-Japan计划推动IPv6网络环境的实现，并获得了广泛的应用；2008年，韩国建设6个IPv6下一代互联网交换中心(NGIX)，并为10个互联网服务提供商(ISP)提供了互联互通；新加坡和马来西亚在下一代宽带战略中全面考虑引入IPv6。 

　　抓住战略机遇，积极向下一代互联网过渡  

　　中国作为互联网发展大国，一直积极促进向下一代互联网过渡。中国互联网络信息中心在2004年12月将CN域名服务器的IPv6地址登记到全球域名根服务器中，开始支持IPv6 DNS。之后持续研究IPv4及IPv6相关问题，在2007年7月率先发表了“关于应对IPv4地址耗尽问题的声明”，已经引起了国内媒体和有关方面的特别关注。 

　　目前，IPv6在我国的推广程度仍然很低，例如在IPv6地址申请方面，中国大陆地区目前共分得IPv6地址54块，处于全球第16位。IPv6地址块的具体分配情况如图5所示(IPv6地址数量的统计单位为/32)。我国在下一代互联网IPv6的各项关键技术研究方面已经做了大量的工作，这为应对IPv4地址耗尽问题提供了有利的条件。但仍存在如下的问题： 

　　第一，整个社会对IPv4地址耗尽问题的迫切性和产生的后果估计严重不足。甚至有人以为谈论IPv4地址耗尽问题是一种炒作。电信运营商和ISP作为互联网接入和传输服务的提供者是IPv4地址耗尽问题的直接面对者，但目前各电信运营商和ISP对IPv4地址耗尽问题很多没有足够重视。 

　　第二，与IPv4网络相比，目前IPv6网络在我国的发展仍处于早期阶段，还没有进行广泛部署。原因除了过渡技术本身比较复杂外，还由于目前拥有的IPv4地址数量还能在一定程度上支撑互联网现有规模和业务的发展，致使很多机构尤其是电信运营商和各ISP对向IPv6过渡态度不积极，处于观望状态。另外，向IPv6过渡在一定程度上会导致电信运营商和各ISP运行成本的上升。从短期来看，向IPv6过渡并不能为电信运营商和ISP带来直接的投资回报。 

　　第三，IPv6产业链还不完善，仍处于产业发展的形成阶段。 IPv6产业链的发展离不开设备提供商、电信运营商/ISP、终端用户的共同参与。虽然目前大的网络设备提供商，在网络核心设备方面都已经研发出了相应产品，但一些终端设备离大规模商用还有距离，这一方面导致用户没有合适的IPv6终端上网，另一方面也导致开发的IPv6设备因为无法量产而价格高昂，无法普及。没有IPv6用户，电信运营商和ISP就缺乏提供IPv6网络服务的动力。另外，IPv6应用需求与应用创新不足也制约了产业的发展。 

　　第四，没有形成统一的全国性地址管理分配机制。这给制定国家统一的IP地址管理政策，提高IP地址使用率，协调各方立场对外争取合法权益，规范地址路由策略，全面掌握国家地址资源信息带来了很多困难。 

　　第五，在国家层面缺乏应对IPv4地址耗尽和向IPv6过渡方面有效的组织机制、相关制度与措施，也没有清晰的时间表。 

　　针对受IPv4地址耗尽问题影响的相关机构，需要采取应对措施解决的问题有： 
　　1.对地址注册管理机构，需要研究IPv4地址耗尽日期及耗尽后地址回收再分配的可能性、相关费用和管理政策方面问题；研究集中控制和管理IPv4耗尽后地址的转移与交易 ，及有关的法律问题。 

　　2.对电信运营商和ISP，需要研究如何有效利用现在拥有的有限IPv4地址；将已使用的NAT的不利影响降至最低；使用IPv6时，充分考虑与IPv4共存的困难，以及解决办法；要完善IPv6本身的技术，包括网络运营技术和方法的研究；对于部署IPv6的经费投入上的分析，风险分析及国际情况的分析等。 

　　3.对设备提供商，需要相应设备的研发，提供相应的技术支持。 

　　目前，全球信息化浪潮发展迅猛，我国也正加速向信息化社会迈进。及时应对IP地址耗尽问题，积极推进向下一代互联网的顺利过渡，是历史赋予我们的战略发展机遇。 

　　首先，将会促进我国互联网技术的创新跨越式发展，改变网络发展格局，我国应该抓住机会大力发展下一代互联网技术，在国际互联网技术的新一轮竞争中取得优势。 
　　其次，将会促进互联网应用的深入发展，并优化产业结构，带来新的服务模式和商业模式。 
　　再次，有利于国家对互联网的安全管理。在解决IPv4地址耗尽问题后，用户有足够的地址，可以采用真实地址上网，这对于解决网络垃圾邮件，网络入侵/攻击(包括木马)，网络诱骗，网站欺诈、恶意发布虚假信息等网络信息安全问题提供了非常重要的技术手段。 
　　最后，有利于建立更合理的互联网治理规则。一方面，为了应对IPv4地址耗尽问题，必须提高现有IPv4地址的利用率，同时，随着IPv4公共地址池的日益减少，国际地址分配政策和费用政策必然要进行相应的调整；另一方面，新的IPv6地址申请，将有别于现有IPv4地址申请的规则和机制。这给制定国家统一的IP地址管理政策，协调各方立场对外争取合法权益，规范地址路由策略，全面掌握国家地址资源信息带来了新的机遇。 

　　总之，抓住这一战略机遇，制定国家行动计划，加快下一代互联网的建设和部署，将有利于我国互联网的治理；促进互联网技术创新和应用，并打破现有网络发展的格局；提升国家信息化水平和全球竞争力，带动信息产业乃至信息社会的发展，促进我国从信息化大国向信息化强国的转化进程。 

　　(作者单位为中国科学院计算机网络信息中心)