根据CNNIC数据显示,全球的IPv4地址已于2011年2月分配完毕,也就是从2011年开始,我国的IPv4地址总数是维持不变的,据权威数据统计,我国目前的IPv4地址有338818304个,约33882万个,3亿多个。
截止2018年6月30日,我国的网民规模达到了8.02亿,相对于分配的3亿个IPv4地址是远远不够的,怎么解决问题呢,下文慢慢分析一下。
下图显示了我国的IPv4地址资源的变换情况(数据来自CNNIC):
一、私网地址
1、下图显示了在IPv4地址中的私网地址,在A类、B类、C类地址中,划分出了一些IP段,用于内网,根据网络规模可以选用,比如学校经常使用10.0.0.0的私网地址、公司经常使用172.16.0.0的私网地址,家庭用户一般使用192.168.X.X的私网地址;
2、这些私网地址是不能出现在互联网,但是不同局域网是可以重复使用的,为什么不同局域网可以 重复使用呢,下一段NAT地址转换解释。
3、下图显示了IPv4保留的私网地址。
二、NAT地址转换
NAT地址转换如下图所示,NAT地址转换的要素有两个:
1、内网IP地址:一般使用了保留的私网地址,比如家庭常用的192.168.X.X的地址;
2、公网地址池:存放着公网地址,家庭用户一般只能分配到一个公网地址(现在也不是公网地址了,运营商的NAT地址,下一段解释),通过端口复用的方式,经过地址转换,转换成一个可以在公网上使用的地址访问外网。
NAT地址转换的核心是一张地址转换表,每一行数据类似于(192.168.6.1:1234,100.64.34.56:2345),即(本地IP地址,本地端口,NAT地址,NAT端口)。
三、运营商NAT共享地址空间
运营商级别的NAT地址转换是为了缓解IPv4地址枯竭的方法,最初IPv4地址充足的时候,运营商给家庭网络分配的一个IPv4是公网地址,现在家庭网络分配了一个私网ip地址;
随着家庭接入增多,为了防止运营商手中的IPv4地址消耗过快,目前不再给家庭用户分配公网IP地址了,在家庭网络的基础上又加了一层NAT;
运营商使用的NAT预留地址不能与家庭和企业的私网地址冲突,因此选取了另一段地址作为运营商级别的NAT地址,分配的地址块是100.64.0.0/10;
下图显示了运营商NAT地址的地址块与我家光猫获取的运营商NAT地址。
四、题外话【IPv6初登场】
目前,家庭宽带很少能够分配到公网的IP地址,一般是100.64开头的IP地址,运营商的私网地址,这个运营商网络就是一个大局域网,再次经过NAT地址转换才能访问到公网。而随着IPv6的推进,将不会在出现IP地址慌的情况了,根据我国对IPv6的推进计划,在2025年年底,要实现应用、终端全面实现IPv6,并且拥有自己的”根服务器“,在互联网世界不再受制于人了。其实IPv6就是一种新的IP地址的表示方法,使用16个字节表示IP地址,即128比特来表示。那么2的128次方=3.4e38=3.4*10的38次方。可用的IP地址,实在太多了,可以说每个沙子都可以分配一个IPV6地址。
那么我们就拭目以待吧!
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