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1.引言 目前全球可用的IPv4網(wǎng)址剩余量不足10%，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的普及，手機、筆記本、服務(wù)器、路由器等設備，都在消耗IP地址，3G網(wǎng)絡(luò )和物聯(lián)網(wǎng)的推廣和應用更進(jìn)一步加大了IP地址的消耗。中國的IPv4資源分配只占全球的4.5%，第25次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )發(fā)展狀況統計報告顯示，中國網(wǎng)民達到3.84億，成長(cháng)速度28.9%，IP地址增幅和數量落后于網(wǎng)民增幅和數量,所以中國面臨IP地址供需缺口形勢更為嚴峻，面對緊缺的IPv4資源，網(wǎng)絡(luò )管理者應立即采取措施，推進(jìn)IPv6網(wǎng)絡(luò )部署規劃。 為簡(jiǎn)化IPv6地址申請流程，促進(jìn)IPv6的申請和應用，APNIC在2010年2月推出了IPv6地址申請的快速通道計劃，根據這一計劃，凡是持有IPv4地址且尚未持有IPv6地址的會(huì )員，可以免費申請一塊IPv6地址（默認大小;/32）。就目前的情況，全球分配的IPv6地址塊80%的大小是/32，也就是說(shuō)，就目前可以預見(jiàn)的情況，/32的IPv6地址塊基本能滿(mǎn)足大部分企業(yè)的需求，因此快速通道計劃采用/32做默認大小，不做進(jìn)一步審核，大大簡(jiǎn)化了申請流程。 IPv6地址空間巨大，如果按IPv4的地址使用方法，顯然1塊/32地址（296個(gè)IP地址）就能滿(mǎn)足全世界的需求，然而，正是因為IPv6地址空間巨大，可以允許層次化、結構化的IP地址規劃和分配，便于路由匯聚，從而可以大大縮小路由表，并且簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò )管理，配置，變更和擴展的工作量。對于大型互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商，采用層次化、結構化的IP地址規劃和分配，/32的地址量就不一定能滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )部署的需求。 值得注意的是，如果互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商已經(jīng)先申請了1塊/32的IPv6，如果在后期的網(wǎng)絡(luò )規劃中發(fā)現需要更多的IPv6地址，再申請時(shí)就需要經(jīng)過(guò)嚴格的審核流程，特別是要考查原先的IPv6地址的使用率，在IPv6網(wǎng)絡(luò )規劃和部署初期，由于用戶(hù)量少使用率很難滿(mǎn)足后續申請的需求，從而對網(wǎng)絡(luò )地址規劃造成困難，即使在若干年后使用率達到要求申請后續的IPv6地址，也有可能跟原來(lái)的/32是不連續的地址段，造成路由匯聚的困難。 本文旨在為互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商IPv6地址規劃和申請提供必要的參考，通過(guò)簡(jiǎn)單的方法初步估算自己的IPv6地址量需求，申請適量的IPv6地址塊，便于網(wǎng)絡(luò )的規劃和部署。 2.IPv6地址規劃 2.1層次化設計 大型互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商的IPv6網(wǎng)絡(luò )采用層次化、結構化的設計，可以把網(wǎng)絡(luò )分為多個(gè)區域（地區），每個(gè)區域有多個(gè)區域骨干節點(diǎn)，每個(gè)骨干節點(diǎn)匯聚多個(gè)接入網(wǎng)(站)點(diǎn)，通過(guò)接入網(wǎng)點(diǎn)連接終端網(wǎng)點(diǎn)（企業(yè)或個(gè)人用戶(hù)）提供服務(wù)；一般來(lái)說(shuō)，是一個(gè)4個(gè)層級的網(wǎng)絡(luò )模型，而小型互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商則采用1-2層級的網(wǎng)絡(luò )模型。 2.2IPv6地址結構 為了便于路由匯聚和簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò )管理，配置，變更和擴展的工作量，IPv6采用層次化、結構化的地址規劃，一般來(lái)說(shuō)，按RFC3177的原則，把128位的IPv6地址分為一個(gè)64位的網(wǎng)絡(luò )標識符和一個(gè)64位的節點(diǎn)（主機）標識符，節點(diǎn)（主機）標識符通常根據物理地址自動(dòng)生成，叫做EUI-64（或者64-位擴展唯一標識）；64位的網(wǎng)絡(luò )標識符又進(jìn)一步分為全球網(wǎng)絡(luò )標識符和本地子網(wǎng)標識符，通常全球網(wǎng)絡(luò )標識符占用48位和本地子網(wǎng)標識符占有16位，如下圖所示： 圖1.IPv6地址結構(RFC3513,RFC3177) 按照上圖的原則，終端網(wǎng)點(diǎn)（企業(yè)或個(gè)人用戶(hù)，見(jiàn)附錄的定義）分配一段/48的IPv6地址，最終連接主機/PDA設備的子網(wǎng)分配1段/64的IPv6地址，假設互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商自己分配到的IPv6地址段是/32,則該服務(wù)商有48-32=16位做自己服務(wù)網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)點(diǎn) 圖２.IPv6地址結構 65,536個(gè)網(wǎng)點(diǎn)節點(diǎn)數量上是很大，但如果再考慮以上所述的層次化設計，服務(wù)商有16位做自己服務(wù)網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)點(diǎn)標識，如果要結構化地把這16位用于上面所述的4層（區域、骨干節點(diǎn)、接入網(wǎng)點(diǎn)、終端網(wǎng)點(diǎn)）網(wǎng)絡(luò )模型，平均每個(gè)層級可以占用4位（注：本文描述的是一個(gè)通用的模型，因此采用平均分配的方式，實(shí)際設計應該根據每個(gè)層級預期的節點(diǎn)數量決定所占用的位數），這樣每個(gè)層的節點(diǎn)數就只可以允許16個(gè)，如下圖所示： 圖3.IPv6地址層次化結構 可見(jiàn)，對大型的全國性的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商，如果網(wǎng)絡(luò )層次較多，一個(gè)/32的地址就相對不足。 當然，這主要還是根據網(wǎng)絡(luò )的層次和終端網(wǎng)點(diǎn)的地址分配策略來(lái)定，例如，如果上述終端網(wǎng)點(diǎn)分配從/48改為/56,互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商的網(wǎng)點(diǎn)標識就有56-32=24位，每個(gè)層級有6位可用，允許64個(gè)節點(diǎn)，這樣/32就相對足夠,同樣，如果網(wǎng)絡(luò )是2-3層結構的話(huà)，/32也相對足夠。 2.3IPv6地址分配策略 一般來(lái)說(shuō)，使用以下分配策略分配IPv6地址： l/64分配給最終連接主機，PDA等終端設備的子網(wǎng) l/56分配給家庭用戶(hù)，小型辦公/家庭辦公（SOHO），遠程辦公分支機構 l/48分配給企業(yè)客戶(hù) 如下圖所示： 圖4.IPv6地址分配示例 根據以上分配策略，一個(gè)/32的IPv6地址塊，總共可以支持65,536個(gè)/48（216）終端用戶(hù)，或16777216個(gè)/56（224）終端用戶(hù)。 2.4主機密度比率（HD-Ratio） 上述終端用戶(hù)的估算是理論值，考慮到網(wǎng)絡(luò )設計的層次化、結構化原則，以及各區域發(fā)展不平衡的因素，再加上地址規劃需要考慮的冗余，實(shí)際上不可能把每個(gè)IP地址和子網(wǎng)都恰好用完，因此，IPv6地址規劃中用主機密度比率（HD-Ratio）來(lái)估算實(shí)際需要的地址量： 主機密度比率（HD-Ratio）=log2(實(shí)際分配的/56數量)/log2(可分配的/56數量) 以上述/32的地址塊為例，可分配的/56數量=2（56-32）=224=16777216 主機密度比率（HD-Ratio）=log2(實(shí)際分配的/56數量)/log2(16777216) 其中，分配一個(gè)/48地址塊=分配256個(gè)/56地址塊（28，56-48=8，）。 一般IPv6地址規劃的主機密度比率（HD-Ratio）要求是0.94,因此各IP地址分配機構也是根據主機密度比率（HD-Ratio）是否達到0.94來(lái)衡量原有IPv6地址塊是否已經(jīng)飽和，是否能申請更多的IP地址。 附錄有主機密度比率（HD-Ratio）達到0.94對應主機數量列表，以一個(gè)持有/32IPv6地址的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商為例，要達到0.94的主機密度比率（HD-Ratio）： 如果該服務(wù)商的用戶(hù)都是分配/48的IPv6地址塊： 0.94HD=24,154x/48終端用戶(hù) 如果該服務(wù)商的用戶(hù)都是分配/56的IPv6地址塊： 0.94HD=6,183,533x/56終端用戶(hù) 如果該服務(wù)商的用戶(hù)根據需求分配/48，/52和/56，例如 8,000x/48終端用戶(hù)(8000*28=2,048,000),加上 80,000x/52終端用戶(hù)(80,000*24=1,280,000),加上 3,000,000x/56終端用戶(hù) =6,328,000x/56分配單位=0.94HD(主機密度比率) 2.5結論 根據以上推算，如果一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商主要客戶(hù)是企業(yè)型客戶(hù)，可主要分配/48的IPv6地址塊給客戶(hù)。若客戶(hù)網(wǎng)絡(luò )的子網(wǎng)數高于24,154,則建議考慮申請/31或以上的IPv6地址。 如果一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商主要客戶(hù)是個(gè)人/家庭用戶(hù)，小型辦公/家庭辦公（SOHO），主要分配/56的IPv6地址塊給客戶(hù)，若客戶(hù)網(wǎng)絡(luò )的子網(wǎng)數高于6,183,533,建議考慮申請/31或以上的IPv6地址。 如果一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商的客戶(hù)有多種類(lèi)型，可根據上述方法推算出/56的分配單位數量，再根據主機密度比率（HD-Ratio）估算所需要的IPv6地址量。 一般來(lái)說(shuō)，建議客戶(hù)網(wǎng)絡(luò )的子網(wǎng)數達15萬(wàn)以上的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商對自己的網(wǎng)絡(luò )作上述評估，估算是否需要申請/31以上的IPv6地址。 3.IPv6地址申請 目前國內已有多個(gè)單位是亞太互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )信息中心APNIC的成員單位。例如中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )信息中心（CNNIC）、中國教育和科研計算機網(wǎng)(CERNET)、中國電信、中國聯(lián)通、中國移動(dòng)、中國互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商聯(lián)盟（CNISP）等。國內需要IPv6地址的單位根據需求以及網(wǎng)絡(luò )連接情況等因素，均可向上述這些單位申請IPv6地址。 下面以通過(guò)向中國互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商聯(lián)盟（CNISP）的申請為例加以說(shuō)明。 3.1/32申請 如前所述，用戶(hù)量在10萬(wàn)以下的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商，/32基本可以滿(mǎn)足需求，如果是CNISP的IP分配聯(lián)盟成員，可通過(guò)IPv6申請快速通道，免費申請一塊IPv6地址（默認大小;/32），只要提供單位名稱(chēng)和原先持有的IPv4地址段以及必要的注冊信息，就可以在幾個(gè)工作日內分配到IPv6地址。 3.2大于/32申請 因為/32的IPv6申請后，后續申請就要考查使用率，因為國內目前應用得少，IPv6地址量又很大，使用率很難達到要求，所以首次申請還是要規劃好一個(gè)合適的地址量，避免對網(wǎng)絡(luò )地址規劃造成困難；即使在若干年后使用率達到要求申請后續的IPv6地址，也有可能跟原來(lái)的/32是不連續的地址段，造成路由匯聚的困難。 對于用戶(hù)量在15萬(wàn)以上的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商，建議根據主機密度比率（HD-Ratio）對自己的網(wǎng)絡(luò )規劃作上述評估，估算是否需要申請/31以上的IPv6地址，若不需要，可通過(guò)快速通道申請，若需要，按大于/32申請。 對于用戶(hù)量達620萬(wàn)以上的大型互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商，建議申請/31以上的IPv6 申請/31以上的IPv6地址，需要提交以下材料：1或2 1.IPv6網(wǎng)絡(luò )規劃： -IPv6實(shí)施模式（tunneling,dualstack等） -IPv6服務(wù)模式（IDC主機托管、互聯(lián)網(wǎng)接入等） -IPv6的網(wǎng)絡(luò )規劃，體現需要很大的IPv6地址量， -IPv6網(wǎng)絡(luò )設備列表 -網(wǎng)絡(luò )拓撲 或者 2.IPv4網(wǎng)絡(luò )情況和向IPv6過(guò)渡的計劃 -目前IPv4的網(wǎng)絡(luò )結構和客戶(hù)規模，通過(guò)IPv6提供現有服務(wù)的計劃，2年內轉移現有IPv4用戶(hù)到IPv6的計劃， -現有IPv4網(wǎng)絡(luò )拓撲圖 -現有IPv4網(wǎng)絡(luò )設備信息 IPv6網(wǎng)絡(luò )新應用展望 IPv6具有幾乎無(wú)限的地址空間、自動(dòng)識別配置機制，能對每個(gè)終端、每個(gè)感應器、每個(gè)家電、每個(gè)生產(chǎn)流程，都進(jìn)行IP全球化管理。 IPv6與移動(dòng)通信的結合將為目前的互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)拓一個(gè)新的領(lǐng)域——移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上有許多新型而精彩的服務(wù)，IPv6將是實(shí)現這些服務(wù)的關(guān)鍵。 利用IPv6龐大地址空間的特性，采用IPv6地址接入各類(lèi)傳感裝置，可以實(shí)時(shí)采集大氣、水文等各種環(huán)境監測數據以及地震監測數據，實(shí)現高效的監控和管理。 此外，在不遠的未來(lái)，家電廠(chǎng)商們將開(kāi)發(fā)出新一代的信息家電，除了計算機之外，還可給電視機、冰箱、微波爐、空調、洗衣機等家用電器分配IP地址，以利于它們與Internet的連接，人們不在家也可以操作家中的空調、冰箱等…… IPv6的優(yōu)勢將在具體應用中得到越來(lái)越突出的顯現. 附錄 名詞解析 終端網(wǎng)點(diǎn)：指通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商使用互聯(lián)網(wǎng)的用戶(hù)網(wǎng)點(diǎn)，包括企業(yè)，家庭辦公用戶(hù)，遠程分支機構用戶(hù)和個(gè)人用戶(hù)。 地址表達方式，/32 由于IPv6地址被分成兩個(gè)部分—網(wǎng)絡(luò )標識符和接口標識符，因此可以按照類(lèi)似CIDR地址的方式被表示為一個(gè)攜帶額外數值的地址，其中指出了地址中有多少位是掩碼，即，IPv6節點(diǎn)地址中指出了前綴長(cháng)度，例如：/32表示這個(gè)地址塊的前綴長(cháng)度為32位，對應IPv6地址量為296（128-32=96）。 主機密度比率（HD-Ratio）達到0.94對應主機數量列表 主機密度比率（HD-Ratio）=log2(實(shí)際分配的/56數量)/log2(可分配的/56數量) 其中，分配一個(gè)/48地址塊=分配256個(gè)/56地址塊（28，56-48=8，）。 以上述/32的地址塊為例， 可分配的/56數量=2（56-32）=224=16777216 主機密度比率（HD-Ratio）=log2(實(shí)際分配的/56數量)/log2(16777216)（以/56分配） 主機密度比率（HD-Ratio）=log2(實(shí)際分配的/48數量*256)/log2(16777216)（以/48分配） P可分配/56數量HD=0.94對應/56數量可分配/48數量HD=0.94對應/48數量使用率（%） |
