浅谈互联网IP地址稀缺问题

张兴芹 ，庄兰华

1.中国海洋大学信息科学与工程学院，山东 青岛 266100

2.山东外国语职业学院，山东 日照 276800

3.山东外国语职业学院，山东 日照 276800

近日，一则新闻引起了全球的关注。新华社旧金山2011年2月3日电全球互联网IP地址相关管理组织说，现有的互联网IP地址已于当天分配完毕，IP地址总库已经枯竭。IP地址是网络用户相互区分和联系的唯一标，它的稀缺势必会造成互联网的“拥挤”甚至“堵塞”，随着人们对互联网要求的不断提高和互联网民人数的急剧增加，解决互联网中IP地址的稀缺已是当务之急。

1 IP地址现状

目前全球大众使用的Internet所采用的协议族是TCP/IP协议族，而IP是TCP/IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议，现在所采用的版本是第四版，即IPv4，它是构成现今互联网技术的基石的协议。根据IPv4协议，每一个IP地址由32位二进制数组成，为了方便记忆，把32位二进制数每8位分成一组，转化为十进制，即每一个IP地址由4位十进制数组成，每位数字中间用英语句号隔开。例如：192.168.54.57。同时，IPv4为了区分不同的网络，把IP地址分成5类，即A、B、C、D、E5类。如下图所示：

从上图上可以看出，A类IP地址中，第一位必须以0开头，后7位表示网络号，即最多可以构建的A类网络有27个，其中全0和全1用作保留地址，即A类网络有126个。同时，在一个A类网络中做多容纳的主机数是224台。从中可以看出A类IP地址适用于大型网络。

B类IP地址中，前两位以10开头，后14位表示网络号，最后16位表示主机号，B类IP地址适用于中型网络。

C类IP地址中，前三位以110开头，后21位表示网络号，最后8位表示主机号，C类IP地址适用于小型网络。目前，绝大多数局域网都属于C类IP地址。

D类IP地址前四位以1110开头，主要用于多播。而E类IP地址前四类以1111开头，用于保留作研究。

从上述IP地址的分类中，我们很明显的看出，可以建设的大型网络是非常少的，而C类IP地址看似非常多，但随着网络技术的快速发展和Internet用户的不断增加，这些IP地址是远远不够的。

另外，由于分配权的问题,国际上IPv4 地址分配非常不公正。根据波士顿咨询公司（BCG）最新报告，中国的网民数量在2009年达到3.84亿，超过了美国和日本网民的总和，但分配的A类IP地址却寥寥无几，而美国麻省理工大学分配的A类IP地址就比整个中国多，对于这种不公正的分配,只有寻求技术上的突破才是唯一可行的办法。

2 解决方法

2.1 子网掩码

子网的产生是为了减少IP地址的浪费。在现有IPv4协议下，随着互联网的快速发展和新的网络的不断产生，新产生的网络有的多则几百台终端，有的网络则仅有几台终端，这样就浪费了很多IP地址。为了避免不必要的浪费，所以要采用划分子网的方法。划分子网一个最显著的特征就是具有子网掩码，它的作用就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分，划分的目的一是用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上；二是用于将一个大的IP网络划分为若干小的子网络，以便于管理。

2.2 网络地址转换（NAT）

NAT技术，中文翻译为网络地址转换。由于目前Internet广泛使用的IPv4本身存在的许多不足，而IPv6技术的开发和推广使用需要一定的时间，为了延长现有IPv4的使用时间，NAT技术随之产生。NAT技术主要是修改IP数据包中的源IP地址，或目的IP地址达到屏蔽内部网络的目的。由于NAT技术应用的复杂性使得它的应用范围比较小，如果需要特定的应用，还需要做新的开发。

对NAT技术来讲，最重要的是在配置NAT的路由器上形成NAT转换表，转换表的形成是至关重要的，一旦形成转换表，工作就基本完成了。

2.3 IPv6

IPv6全称Internet Protocol Version 6。IPv6是IETF（互联网工程任务组，Internet Engineering Task Force）设计的用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP协议。

IPv4所采用的地址的位数是32位，而IPv6采用的地址位数为128位，大大的增加了IP地址的数量，可以高达2128个IP地址（包括全0），保守估计，整个地球上每平方米可以覆盖1000台计算机，这样就解决了IP地址枯竭的现状。按照IPv6协议，IP地址的书写方法采用8组4位十六进制数表示，中间用冒号隔开。除此之外，IPv6还考虑到了在IPV4中解决不好的问题，比如，端对端IP连接，安全性，即插即用等。

IPv6是目前从根据上解决IP地址稀缺的最佳途径。如何将现有的IPv4协议转换到IPv6协议呢。过渡技术是关键。由于现有Internet规模庞大，加之数量众多的IPv4用户和设备，要完成从IPv4到IPv6的过渡，需要很长的时间，这个转换过程是循序渐进的。另外，由于目前采用IPv4协议的Internet带给企业单位和家庭用户的好处是显为人知的，如果在过渡的过程中出现问题，这也是企业和用户无法接受的，因此，良好的过渡就成了IPv6成功的一个重要因素。

在信息技术高速发展的今天，互联网已经成为人们工作和生活中必须可少的一种工具。而IP地址的稀缺无疑会造成互联网的“堵塞”，新的IPv6协议具有坚实的理论基础和无限的拓展空间,未来互联网的发展前景是无限的。

[1]任荣.IP地址的现状与发展[J].信息技术，2003，3.

[2]谢希仁.计算机网络[M].电子工业出版社，2008，1.

[3]全球IP地址资源完全枯竭.新华社，2011，2.