大家好，我是小弗。2019 年就有報道說，IPv4 地址已經(jīng)使用完了，以為 IPv6 會全面替代 IPv4 。結(jié)果過去兩年多，IPv4 還是主流，IPv6 也在上線一部分，但是更像個擺設，實際上沒有用起來。下面，我們從頭說起，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，仔細看會發(fā)現(xiàn)，IP 地址是由 4 個數(shù)字和中間的 “ . ” 組成。其實每個數(shù)字是由八位二進制數(shù)組成，并轉(zhuǎn)換成了十進制表示，取值范圍是 0 ~ 255 。

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

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，可以用來上網(wǎng)，訪問互聯(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，可以用手機連接家里的電視投屏、打印機打印啥的。

公網(wǎng)地址由 Internet NIC 負責分配。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?

計算 IP 地址的 32 位二進制數(shù)，得出約 43 億個 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 IP 地址，顯然地址是不夠用的，但實際上是什么情況呢?

全球的 IP 地址由 IANA 管理分配，但是全部 IP 地址只由 IANA 管理，肯定是管不過來的，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 /8 網(wǎng)段標注為未來使用，一個 /8 網(wǎng)段就有 1677 萬個地址，16 個 /8 網(wǎng)段就是 2.68 億個的地址，IPv4 地址真的用完了嗎?

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接下來看看 RIR ，IANA 把 IP 地址分配給 RIR ，世界上有五個 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 IP 地址。APNIC 官網(wǎng)顯示，還剩余少量地址，以及中國在今年申請 IP 地址的記錄。破案了，雖然未分配的 IP 地址數(shù)量不多，但還沒分配完，目前還能申請 IP 地址。

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

中國有多少個 IPv4 地址?

我們國家屬于亞太地區(qū)的 APNIC 。APNIC 官網(wǎng)有個文檔，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：注冊機構(gòu)、國家/地區(qū)代碼、類型、起始地址、數(shù)量、分配日期、狀態(tài)。于是把文檔復制到 Excel 表格，進行分列和篩選。

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中國簡稱是 CN ，選擇的類型是 IPv4 ，篩選出來 8631 個網(wǎng)段，IPv4 地址數(shù)量是 344110080 個，約占整個 IPv4 地址空間的 8% 。

按照相同的方法，計算出港澳臺的 IP 地址數(shù)量：

• 香港( HK )：2589 個網(wǎng)段，共 12573440 個地址

• 澳門( MO )：36 個網(wǎng)段，共 336640 個地址

• 臺灣( TW )：872 個網(wǎng)段，共 35694848 個地址

總計 392705008 個地址，約占全球總量的 9% 。

那么，中國是如何向 APNIC 申請的 IP 地址呢?答案是 CNNIC ，屬于 APNIC 下面的 NIR 。CNNIC 從 APNIC 申請 IP 地址，并向國內(nèi)的組織進行進一步分配。

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今年 2 月份，CNNIC 發(fā)布了第49次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》，里面有 IPv4 地址數(shù)量統(tǒng)計，約 3.9249 億個。

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APNIC 和 CNNIC 統(tǒng)計的 IP 地址數(shù)量大體一致，約 3.92 億個地址。其中的少量偏差，可能是統(tǒng)計時間和統(tǒng)計維度等導致，問題不大。

中國的 IPv4 地址是如何分配的?

知道了中國有多少 IP 地址，就會好奇這些地址都用到哪里去了?在淘寶的 IP 地址庫找到一份數(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)計數(shù)據(jù)，不過也能看出大致情況，三大運營商占用了 74% 的地址，再加上鐵通的話，就達到了 82% 。這說明，我國的 IP 地址主要是分配給了運營商。

有哪些保留地址?

除了需要申請的公網(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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常見保留地址的說明如下：

• 0.0.0.0/32：用于廣播信息到當前主機

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

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

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

• 169.254.0.0/16：用于單鏈路的兩個主機之間的鏈路本地地址，而沒有另外指定 IP 地址

• 172.16.0.0/12：用于私有網(wǎng)絡中的本地通信，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 還沒取代 IPv4 ?

細細梳理下來，有以下幾個原因：

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

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IPv4 和 IPv6 互不兼容，只能通過雙協(xié)議棧、隧道技術或者 NAT64 實現(xiàn)協(xié)議的過渡，三種轉(zhuǎn)換技術各有千秋，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，都有很大的優(yōu)化空間。

IPv4 升級到 IPv6 ，涉及巨大的網(wǎng)絡改造成本，ISP 在未找到盈利模式，無利可圖時，無動力推進 IPv6 。

IPv4 地址稀缺，價格較高，IPv6 地址無利可圖，ISP 不想做虧本生意。

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