互联网协议版本4

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互聯網協議版本4(IPv4)是互聯網協議定義IP地址中的32位格式的版本。它一直是連接到互聯網上的設備之間用於傳送信息的通用標准。[1] IPv4地址的最後地址塊在2011年2月由IANA分配給區域互聯網註冊管理機構( Regional Internet Registries)。雖然IPv4地址的供應量逐年減少,在世界大部分地區它的供應都達到了的一個關鍵點。截至2015年9月24日,ARIN(美洲互聯網號碼註冊機構)報告說,它已經耗盡了可用的IPv4地址池中的地址。[2]雖然逐步減少的IPV4地址不會對網民造成太大影響,互聯網服務供應商(ISP)卻越來越多地感受到了壓力,修改他們的技術,以適應使用IPv6地址。[3]

背景[edit | edit source]

IPv4做為互聯網協議的第一個主要版本發明於20世紀70年代。 IPV4允許數字映射到物理設備上並且建立一個使互聯網交通由一個號碼路由到另一個號碼的有邏輯的方法。自IPV4在1981年第一次介紹給公眾,它就成為互聯網和全球許多企業網絡的基礎。[4]

用IPv4的格式可以提供的的IP地址的最大數量為4,294,967,296(232)個地址[5],由於大眾越來越依賴個人計算機,無線通信設備和無線電射頻識別(RFID)標簽等,IPV4地址並不足以應付預計上網的需求[6]。互聯網工程任務組(IETF)預測,可用的IPV4地址將最早在2011年被耗盡。

IPv4的報頭格式[edit | edit source]

IPv4報文的首部包含以下字段:[7]

  • 版本 - IP版本號,4。
  • 長度 - 數據報標題的32位字的長度
  • 服務類型 - 包含特定的數據包的優先級,延遲,吞吐量,可靠性,以及所期望的成本5個分項。 (互聯網不保証該請求。)此字段沒有在網上被廣為使用。
  • 總長度 - 數據報字節的長度包括標題、選項、數據報的長度和附加段數據包傳輸協議的片段。
  • 標識符 - 一個標識數據報的整數。
  • 標志 - 連同標識字段一起控制數據報片段。該標志指示該數據報是否可以分段,數據報是否被分段,並且當前片段是否是最後一個。
  • 分片偏移 - 此片段從原始數據報的開始的8字節為單位測得的相對位置。
  • 存活時間 - 數據報可以通過多少個路由器。數據報每通過一個路由器遞減此值為1,直到達到0時,數據包將被丟棄。這樣可以避免誤傳的數據報在互聯網上永遠殘留。
  • 協議 - 高級協議類型。
  • 首部檢驗和 – 經過計算以確保標頭值完整性的一個數字。
  • 源地址 - 發送主機的32位IPv4地址。
  • 目的地址 - 接收主機的32位IPv4地址。
  • 選項 - 安全限制,路由記錄和源路由的可選規格列表。不是每一個數據報都指定選項字段。
  • 填充 - 加入的空字節,以滿足報頭長度是32個字節的整數倍的要求。

IPv4地址空間和格式[edit | edit source]

IPv4協議使用32位(4字節)的二進制數字做IP地址,三種主要類型的IPv4地址是公共IP地址,私有IP網絡和全球或特定的IP地址。 [8]

IPv4地址標識每一個連接到互聯網的計算機主機,這通常表示為四個十進制數用逗號分隔,例如:202.16.208.51。一個TCP / IP網絡根據發送主機提供的目的地IP地址路由數據包。網絡地址(標識用戶網絡的地址的一部分)和主機地址(在用戶網絡中識別單個主機的部分)必須全部裝入32位元數字。隨著網絡地址所佔用的部分的長度增加,網絡用戶可以為網絡配置的主機數量減少。基於IPv4的互聯網由國家互聯網絡信息中心(NIC,包括原InterNIC)分配網絡地址。[9]

IPv4的地址分配[edit | edit source]

互聯網編號分配機構(IANA)根據區域互聯網註冊管理機構(RIR)設立的需求分配IPv4地址空間,各區域性互聯網絡信息中心管理的地區如下:

  • AfriNIC - 非洲,印度洋的部分
  • APNIC - 大部分的亞洲,大洋洲
  • ARIN - 加拿大,加勒比和北大西洋島嶼和美國
  • LACNIC - 拉丁美洲,加勒比海地區的部分
  • RIPE NCC - 歐洲,中東,中亞

區域互聯網註冊管理機構(RIR)負責給各自區域內的運營商和互聯網用戶分配地址的任務。[10]

IPv4地址耗盡[edit | edit source]

在2011年2月,號碼資源組織(NRO)宣布,現有的IPv4地址池已全部耗盡。 在稍早同年1月31日,IANA給APNIC分配了兩塊IPv4地址。此行動引發了對全球五個區域互聯網註冊管理機構(RIR)平均分配剩餘的IANA地址池中的IPV4地址的全球政策。通常IANA分配IPv4地址給區域互聯網註冊管理機構(RIR)是以等同於的整個IPv4地址空間的1/256為單位地址塊進行分配的。每一塊被稱為“/8″或“slash-8″。[11] 2009年,ICANN批准了由所有區域互聯網註冊管理機構(RIR)同意的一個全球性政策,該政策規定,當IANA的IPv4地址池達到隻剩餘最後五個/8地址塊時,地址將被IANA同時並平均地分配給五大互聯網註冊管理機構。

最終,在五個區域互聯網註冊管理機構在佛羅裡達州的邁阿密舉行會議期間,IPv4地址的最後五塊地址被平均分配了。根據ICANN的說法,最終的IPv4地址的分配類似於最後一箱產品離開制造倉庫去商店或區域分配中心,在那裡他們仍然可以被分發給公眾,一旦他們被分配出去,供應就耗盡了。在這種情況下,區域互聯網註冊管理機構(RIR)將最後的IPv4地址分配給互聯網服務提供商,大學,政府,電信公司和其他企業。號碼資源組織(NRO)主席Raúl Echeberría強調,“互聯網註冊管理機構(RIR)和互聯網服務提供商(ISP)必須開始拒絕對IPv4地址空間的需求,這隻是時間問題”。 他還指出,“部署IPv6現在是一個要求,而不是一種選擇。” [12]

截止2011年4月,APNIC-亞洲的RIR,除了保留的一小部分已經耗盡所有的可分配IPv4地址。這小部分剩餘的地址是為初創的網絡運營商而保留的。 APNIC是第一個耗盡其免費的互聯網地址空間池的RIR。[13]斯威本科技大學互聯網架構中心兼職研究員杰夫•休斯頓估計,歐洲的RIR -RIPE NCC,將於2012年7月22日耗盡其剩餘的IPv4地址;而北美的RIR- ARIN,預計將在2013年耗盡其剩餘的IPv4地址。[14]

參考資料[edit | edit source]