大家好，我是小弗。2019 年就有報(bào)道說(shuō)，IPv4 地址已經(jīng)使用完了，以為 IPv6 會(huì)全面替代 IPv4 。結(jié)果過(guò)去兩年多，IPv4 還是主流，IPv6 也在上線一部分，但是更像個(gè)擺設(shè)，實(shí)際上沒(méi)有用起來(lái)。下面，我們從頭說(shuō)起，一探究竟!

什么是 IP 地址?

192.168.1.123 、10.10.10.10 、121.14.77.221 等等，這些都是 IP 地址，仔細(xì)看會(huì)發(fā)現(xiàn)，IP 地址是由 4 個(gè)數(shù)字和中間的 “ . ” 組成。其實(shí)每個(gè)數(shù)字是由八位二進(jìn)制數(shù)組成，并轉(zhuǎn)換成了十進(jìn)制表示，取值范圍是 0 ~ 255 。

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換句話說(shuō)，IP 地址是由 32 位二進(jìn)制數(shù)組成，為方便書寫，每八位一組，用 “ . ” 隔開(kāi)，每組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制表示。

IP 地址有什么用?

IP 地址分為公網(wǎng)地址和私網(wǎng)地址。公網(wǎng) IP 地址，可以用來(lái)上網(wǎng)，訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)資源，比如微信聊天、抖音刷視頻等等。私網(wǎng) IP 地址，在局域網(wǎng)中使用，可以用手機(jī)連接家里的電視投屏、打印機(jī)打印啥的。

公網(wǎng)地址由 Internet NIC 負(fù)責(zé)分配。私網(wǎng)地址是一段保留的 IP 地址。在局域網(wǎng)內(nèi)自由使用。

IP 地址一共有多少個(gè)?

計(jì)算 IP 地址的 32 位二進(jìn)制數(shù)，得出約 43 億個(gè) IP 地址。地址范圍是 0.0.0.0 ~ 255.255.255.255 。

IP 地址已經(jīng)分完了?

初略算一下，全球 78 億人，IPv4 地址約 43 億，人均不到一個(gè) IP 地址，顯然地址是不夠用的，但實(shí)際上是什么情況呢?

全球的 IP 地址由 IANA 管理分配，但是全部 IP 地址只由 IANA 管理，肯定是管不過(guò)來(lái)的，搞不定的就用分層的方法解決。IANA 不直接給用戶分配地址，只給 RIR 分配地址，RIR 就給 LIR 或 NIR 分配地址，LIR 或 NIR 再給 ISP 分配地址，最后 ISP 直接給用戶分配地址。

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我們先來(lái)看下 IANA 地址的使用情況。官網(wǎng)查看，截止至 2022 年 2 月 4 日，有 16 個(gè) /8 網(wǎng)段標(biāo)注為未來(lái)使用，一個(gè) /8 網(wǎng)段就有 1677 萬(wàn)個(gè)地址，16 個(gè) /8 網(wǎng)段就是 2.68 億個(gè)的地址，IPv4 地址真的用完了嗎?

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接下來(lái)看看 RIR ，IANA 把 IP 地址分配給 RIR ，世界上有五個(gè) RIR ，分別是 AFRINIC 、APNIC 、ARIN 、LACNIC 和 RIPE NCC 。

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其中，ARIN 和 RIPE NCC 分別在 2015 年和 2019 年分完了可用的 IP 地址，APNIC 、LACNIC 和 AFRINIC 還可以申請(qǐng) IP 地址。APNIC 官網(wǎng)顯示，還剩余少量地址，以及中國(guó)在今年申請(qǐng) IP 地址的記錄。破案了，雖然未分配的 IP 地址數(shù)量不多，但還沒(méi)分配完，目前還能申請(qǐng) IP 地址。

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而且，我們還有 IPv6 ，由 128 位二進(jìn)制數(shù)組成，地址數(shù)量巨多，號(hào)稱可以給地球上的每粒沙子分配一個(gè)地址。

中國(guó)有多少個(gè) IPv4 地址?

我們國(guó)家屬于亞太地區(qū)的 APNIC 。APNIC 官網(wǎng)有個(gè)文檔，記錄了分配的 IP 地址信息，每天更新。

http://ftp.apnic.net/apnic/stats/apnic/delegated-apnic-latest

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文檔格式依次是：注冊(cè)機(jī)構(gòu)、國(guó)家/地區(qū)代碼、類型、起始地址、數(shù)量、分配日期、狀態(tài)。于是把文檔復(fù)制到 Excel 表格，進(jìn)行分列和篩選。

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中國(guó)簡(jiǎn)稱是 CN ，選擇的類型是 IPv4 ，篩選出來(lái) 8631 個(gè)網(wǎng)段，IPv4 地址數(shù)量是 344110080 個(gè)，約占整個(gè) IPv4 地址空間的 8% 。

按照相同的方法，計(jì)算出港澳臺(tái)的 IP 地址數(shù)量：

• 香港( HK )：2589 個(gè)網(wǎng)段，共 12573440 個(gè)地址

• 澳門( MO )：36 個(gè)網(wǎng)段，共 336640 個(gè)地址

• 臺(tái)灣( TW )：872 個(gè)網(wǎng)段，共 35694848 個(gè)地址

總計(jì) 392705008 個(gè)地址，約占全球總量的 9% 。

那么，中國(guó)是如何向 APNIC 申請(qǐng)的 IP 地址呢?答案是 CNNIC ，屬于 APNIC 下面的 NIR 。CNNIC 從 APNIC 申請(qǐng) IP 地址，并向國(guó)內(nèi)的組織進(jìn)行進(jìn)一步分配。

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今年 2 月份，CNNIC 發(fā)布了第49次《中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》，里面有 IPv4 地址數(shù)量統(tǒng)計(jì)，約 3.9249 億個(gè)。

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APNIC 和 CNNIC 統(tǒng)計(jì)的 IP 地址數(shù)量大體一致，約 3.92 億個(gè)地址。其中的少量偏差，可能是統(tǒng)計(jì)時(shí)間和統(tǒng)計(jì)維度等導(dǎo)致，問(wèn)題不大。

中國(guó)的 IPv4 地址是如何分配的?

知道了中國(guó)有多少 IP 地址，就會(huì)好奇這些地址都用到哪里去了?在淘寶的 IP 地址庫(kù)找到一份數(shù)據(jù)：

https://ip.taobao.com/accurancy

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從 IP 數(shù)量上看，這并不是最新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，不過(guò)也能看出大致情況，三大運(yùn)營(yíng)商占用了 74% 的地址，再加上鐵通的話，就達(dá)到了 82% 。這說(shuō)明，我國(guó)的 IP 地址主要是分配給了運(yùn)營(yíng)商。

有哪些保留地址?

除了需要申請(qǐng)的公網(wǎng)地址外，還有許多保留地址，有一部分保留地址是可以自由使用的。IANA 官網(wǎng)有最全的保留地址類型。

https://www.iana.org/assignments/iana-ipv4-special-registry/iana-ipv4-special-registry.xhtml

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再加上組播地址，就是全部的保留地址了。

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常見(jiàn)保留地址的說(shuō)明如下：

• 0.0.0.0/32：用于廣播信息到當(dāng)前主機(jī)

• 10.0.0.0/8：用于私有網(wǎng)絡(luò)中的本地通信，可在局域網(wǎng)內(nèi)自由使用

• 100.64.0.0/10：用于在電信級(jí) NAT 環(huán)境中服務(wù)提供商與其用戶通信

• 127.0.0.0/8：用于到本地主機(jī)的環(huán)回地址，不僅僅只有 127.0.0.1 這一個(gè)回環(huán)地址

• 169.254.0.0/16：用于單鏈路的兩個(gè)主機(jī)之間的鏈路本地地址，而沒(méi)有另外指定 IP 地址

• 172.16.0.0/12：用于私有網(wǎng)絡(luò)中的本地通信，可在局域網(wǎng)內(nèi)自由使用

• 192.168.0.0/16：用于私有網(wǎng)絡(luò)中的本地通信，可在局域網(wǎng)內(nèi)自由使用

• 255.255.255.255/32：有限廣播地址

為什么 IPv6 還沒(méi)取代 IPv4 ?

細(xì)細(xì)梳理下來(lái)，有以下幾個(gè)原因：

NAT 技術(shù)，可以把私網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換成公網(wǎng)地址，讓大量私網(wǎng)設(shè)備使用少量公網(wǎng)地址訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，緩解 IPv4 地址不夠用的問(wèn)題。

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IPv4 和 IPv6 互不兼容，只能通過(guò)雙協(xié)議棧、隧道技術(shù)或者 NAT64 實(shí)現(xiàn)協(xié)議的過(guò)渡，三種轉(zhuǎn)換技術(shù)各有千秋，但是也各有缺陷，限制了 IPv6 的推廣。

IPv4 的地址回收再分配，可以緩解 IPv4 地址消耗的速度。還有早期大手大腳的申請(qǐng)和使用 IPv4 地址，環(huán)回地址、組播地址等保留地址占用太多地址空間，未使用的 E 類地址約 2.68 億個(gè)，都有很大的優(yōu)化空間。

IPv4 升級(jí)到 IPv6 ，涉及巨大的網(wǎng)絡(luò)改造成本，ISP 在未找到盈利模式，無(wú)利可圖時(shí)，無(wú)動(dòng)力推進(jìn) IPv6 。

IPv4 地址稀缺，價(jià)格較高，IPv6 地址無(wú)利可圖，ISP 不想做虧本生意。

但是，我們也要明白，IPv4 地址不夠用的問(wèn)題，還是要上 IPv6 才能根本解決，畢竟 IPv4 地址有限，而未來(lái)地址的需求量巨大。