全球IPv6分配數量從2008年開始增加，2014~2015年出現一個小高峰；穩定3年後，2018~2019年又持續增高。據對全球250多個國家或經濟體的統計顯示：
IPv6 地址數與國民經濟發展正相關
近年來IPv6逐漸成為互聯網發展的大趨勢，基於IPv6的應用蓬勃發展。那麼，IPv6地址本身發展情況如何？回答這一問題，可從三方面展開：
- IP地址概述，包括IP地址的發展史以及管理分配機構等；
- 全球IPv6地址的分配情況，相關分配數據傳遞了什麼信息；
- 基於分配數據的一些分析和思考。
IP 地址概述
首先，IP地址是Internet運行方式的核心。每個設備都需要一個IP地址才能連接到Internet並與其他計算機、網絡和設備通信。Internet協議常見的是版本4和版本6。其實IPv7、IPv8、IPv9等也都有相應的RFC，但只是實驗性協議，沒有獲得正式認可。IP地址在互聯網中的重要性可通過圖1所示沙漏模型充分體現。
圖1 互聯網體系結構沙漏模型
近些年，除技術領域外，人們賦予了IP地址一些新的意義，世界統計年鑑以及一些關於網絡空間的文獻等，把國家IP地址的擁有量用作衡量一個國家互聯網普及率的標準。在一定程度上，IP地址的擁有量決定了該國網絡的發展和演進情況。
那麼,人們是如何管理和分配IP地址的？
1981年RFC791標準定義了IPv4的結構，並將IPv4地址分為A、B、C、D四類，由於劃分標準較為粗糙，地址空間迅速耗盡。具體表現為路由信息未聚合，Internet路由表的增長不受控制，C類地址（最多254個主機地址）太小，而B類地址（最多允許65534個地址）太大，無法廣泛分配。為此，湧現出各種技術，包括子網、超網，直至1993年CIDR無類別域間路由相關RFC標準的出臺。
伴隨著地址分類的問題，IP地址的註冊分配問題也逐漸浮出水面。早期IP地址註冊工作是由被譽為“互聯網之神”的Jon Postel在其文本文件裡完成的。但隨著Internet的發展，註冊表的計算已經超出了其文本文件容量，此項工作已無法完成。隨後，他主持創建了互聯網號碼分配機構（IANA）。
在此之後，有人提出需要進行授權註冊，且需依據區域分佈進行。經過一系列演進，最終形成了目前的層級管理。IANA授權全球5大區域註冊管理機構（RIR）負責本區域內的註冊管理。國家或者地方註冊管理機構，甚至是ISP都可以成為區域註冊管理機構的會員，申請IP地址自用或者分配給自己的用戶。
5大區域註冊機構負責的範圍有明確的劃分（圖2）:
圖2 互聯網號碼分配機構(IANA)的管理體系
- 其中成立最早的是管理歐洲、中東和中亞IP地址的RIPE NCC，於1992年成立；
- 1993年亞太地區的APNIC成立；
- 由於美國當初有InterNIC，管理北美地區IP地址的ARIN於至1997年才成立；
- 拉丁美洲和加勒比海地區互聯網地址註冊機構LACNIC於2002年左右在烏拉圭成立；
- 非洲地區的管理機構AfriNIC於約2004年正式成立;
後兩者相對於最早的兩個機構晚了約10年。
值得一提的是，CERNET作為APNIC的成立會員（founding member）之一，於1994年12月申請到了10個B類地址，這是國內第一塊用於全國範圍內互連網絡的地址塊。
隨著IP地址分配機構和流程的規範化，IP地址的管理有所優化，但很快出現了
新的問題——IPv4地址枯竭。全球已分配的IPv4地址總數為37.0億，目前全球人口約為77億，人均IPv4地址值為0.37，枯竭是必然的。2011年左右，APNIC宣佈進入最後一個/8的分配階段，IPv4的分配政策調整為每個用戶可申請/22（相當於4個C類地址），2018年又將其調整為/23（相當於2個C類地址）。與之類似，其它地區目前最後剩餘地址量也都有限，在可預測的未來地址必將枯竭（圖3）。
圖3 全球5大區域註冊管理機構IPv4地址耗盡模型
針對IPv4地址枯竭的情況，各註冊機構均採取了許多措施，比如通過地址轉移釋放沒有被路由的地址；又如在區內或者區域間轉換，區域間轉換主要是在APNIC、ARIN和RIPE這三大區之間進行。而這三大區中，ARIN具有總量最多的可轉換地址，這也表明該地區早期確實申請了較多地址。
在各機構採取措施的過程中，發生了IP地址囤積等行為。為此，CNNIC今年更新了對其聯盟會員IP地址的管理辦法，細化了地址轉讓相關條款，規範地址轉讓市場。CERNET的IP地址是不允許轉讓的。
全球IPv6地址分配情況
IPv4地址空間幾乎在全球範圍內都已用盡，但隨著Internet的發展，對地址的需求仍在繼續。隨著移動寬帶和物聯網的發展，連接到互聯網的設備數量將大量增加。截至目前，已有約幾百億數量的設備連接到Internet。顯然，支持未來互聯網發展的唯一方法是採用下一代IP地址IPv6。
IPv6的發展始於上世紀90年初，1998年IPv6標準協議RFC2460獲通過，經過20年不斷演進，2017年完成其標準化歷程。
CERNET於2000年4月申請到國內第一塊IPv6地址（/35）。此後，經過三大區域註冊機構聯合研究，APNIC於2002年發佈了關於IPv6的分配政策。關於IPv6地址的分配和管理是業界持續爭論的話題之一：是繼續維持IPv4的層級分配模式，還是可以有新的方法？
約在2004年，國際電聯提出了一個僅基於國家主管部門的新IPv6地址空間分配流程，原因是IPv6資源足夠多，可以像電話號碼一樣，由各個國家自行管理。
5大RIR機構則強烈反對，認為IP地址本質上是沒有國家屬性的端點網絡標識符，且其分配原則必須主要由與Internet生存能力有關的技術考慮來指導，以確保全球資源穩定、公平和一致分配的需要。目前仍在繼續採用IPv4地址的分配模式。
IPv6地址空間巨大，目前使用的是前三位以001開頭的地址，也即2000：：/3只3FFF：：：/3.之間的所有地址。之前分配的為/17或者/18的地址塊，在分配原則爭論之後的2006年，IANA又為各RIR分配了/12的IPv6地址。
圖4 a-1999~2011年 ,b-2011~2020年上半年全球5大RIR IPv6地址分配情況
從圖4可看出，全球IPv6分配數量從2008年開始增加，2014～2015年出現一個小高峰；穩定3年後，2018～2019年又持續增高；2020年僅有上半年數據，但亞太地區提升趨勢明顯。
整體而言，全球累計分配的/32IPv6地址分配數量排名依次是歐洲，亞洲，美洲。成立最早的管理歐洲等地區的RIPENCC每年分配的IPv6地址數量最多，其次是管理拉丁美洲地區的LACNIC，管理亞太地區的APNIC居中（僅在2016年短暫超過LACNIC），北美地區的ARIN和非洲的AfriNIC則分別為倒數第二和第一。
通過統計數據我們也注意到，申請IPv6地址的會員單位佔比較大，已超過50%，並且都有一定比例的純IPv6會員。ARIN由於IPv4地址已經耗盡，所以純IPv6會員比例最高。同時，IP地址分配數據也讓我們意識到，全球擁有IPv6地址的單位日漸增加，IPv6時代已然來臨。
基於IPv6分配數據的分析和思考
依據擁有的IPv6地址數量對全球250多個國家或經濟體進行統計排名，根據截止到2020年3月的數據（數據來源https：//labs.apnic.net/dists/v6cc.html），中國排在第二位（與IPv4地址擁有量排名相同）。我們根據網上公開數據對IPv6地址數量相關因素進行了簡單分析，分析顯示，IPv6地址擁有量與IPv4地址用量排名數據具有一定的正相關性，尤其是排名靠前和靠後位置更為明顯（圖5）。
圖5 IPv6地址持有量與IPv4地址持有量相關性分析
IPv4地址擁有量排名靠前的，IPv6地址擁有量也靠前。排名比較靠前，但卻比較離散的兩個點分別是伊拉克和摩洛哥。
那麼,IP地址是否與國民經濟有關？
圖6 IPv6地址持有量與GDP的關係分析
如圖6所示，基於現有數據，IPv6地址持有量與GDP也具有一定的正相關性，且同樣是持有量排名靠前和靠後位置相對明顯。
最後,IPv6地址數量與人口數量是否相關？
圖7 IPv6地址擁有量排名與人口數量排名的相關性分析
我們同樣也進行了相關分析，如圖7所示，結果是離散的。上述IPv6分配數量排名與不同因素之間的相關性具有一定的指示作用，但其具體成因有待進一步深入研究。
地址申請還在持續進行，隨著IPv6的進一步普及，相信以上相關性還會動態變化。由於IPv6地址資源豐富，應該不會出現類似於IPv4地址在發達地區和落後地區之間分配數量鴻溝無法抹平的情況。這就使得發展過程中的相關性更有意義。
我國在IPv6規模部署行動計劃的指導下，IPv6使用率定將直線上升。然而，擁有IPv6地址僅是開始，各界需在儘可能探索IPv6發展規律的基礎上，共同努力，迎接純IPv6時代的到來。
來源：《中國教育網絡》雜誌（10月刊）
作者：郝輝（清華大學網絡研究院）
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