IPv6部署尚未迎来爆发期四大手段缓解IP地址不足困局

广州市电信设计有限公司 | 张 萍

IPv6显然能从根本上解决IP地址不足这一难题，但限于一系列瓶颈，其部署无法一蹴而就；幸运的是，在现阶段IP网络部署中，我们已经找到了多种技术手段来有效缓解IP地址不足的问题。

随着IP技术的逐步完善和性能提升，IP已经成为当今数据通信网络的主要传输承载方式，许多其他的通信网络传输技术已经被IP技术所替代，或者已经出现了为之取代的趋势。

如何合理利用现有IP地址以及开发新的技术来满足未来互联网的需求，已经成为当今IP互联网迫切需要解决的问题。

不难看出，IPv6作为下一代IP新技术，显然能够从根本上解决IP地址不足这一难题，但限于产业链、技术升级等一系列瓶颈，IPv6的部署需要相当一段时间，无法一蹴而就。

幸运的是，在现阶段IP网络部署中，我们已经找到了多种技术手段来有效缓解IP地址不足的问题，比如VSLM、CIDR技术以及动态IP分配技术，为IPv4地址资源提供了合理分配的方法，NAT技术通过复合扩展了IPv4地址的空间，借用IP地址技术也在一定程度上节省了不必要的公网地址等。

子网技术提升地址使用效率

为了提高IP地址使用效率和路由效率，技术人员在基础的IP地址分类上对IP编址进行了相应改进。其中子网编址的思想是将主机号进一步划分为子网号和主机号。

VLSM提供了在一个主类(A、B、C类)网络内包含多个子网掩码的能力，以及对一个子网再进行子网划分的能力。它的优点在于，对IP地址更为有效的使用。

如果不采用VLSM，公司将被限制为在一个A、B、C类网络号内只能使用一个子网掩码；路由归纳能力更强的VLSM允许在编址计划中有更多的体系分层，因此可以在路由表内进行更好的路由归纳。

CIDR（无类型域间选路）采用可变网络ID，而不是A-B-C类网络ID所用的固定的8、16和24位。CIDR支持路由聚合，能够将路由表中的许多路由条目合并成为更少的数目，因此可以限制路由器中路由表的增大，减少路由通告。同时，CIDR总是和VLSM技术结合使用，更加有助于IPv4地址的充分利用。

IP地址分配实现动态均衡

互联网用户规模在逐年上升，但在某一时段所需要连接到网络的用户数量并不多。如果给每一个用户都分配一个IP地址，将会造成某一时段大量的IP地址处于空闲状态，现有的IP地址资源也满足不了这种需求。针对这种情况，业界提出了动态IP地址分配技术。

动态IP地址技术是在当用户需要接入到IP互联网的时候，由其ISP从地址池里面分配一个临时的可用IP地址；当用户断开连接时，ISP把之前分配给用户的IP地址回收到地址池供其他用户接入时使用，这样就避免了不必要的IP地址空闲问题。该技术在现阶段的我国宽带接入部署中得到了广泛使用。

NAT技术使IP地址得以复用

虽然VLSM、CIDR以及动态IP地址技术很大程度上优化了IPv4地址的分配，但并没有增加IP网络中可用的IP地址数量；于是，另一种名叫NAT的技术出现，使得IP地址得到复用，在很大程度上扩展了IP通信终端的数量。

NAT（网络地址转换），允许一个机构以一个地址出现在Internet上。NAT将每个局域网节点的地址转换成一个公网IP地址，反之亦然。它也可以应用到防火墙技术里，把个别IP地址隐藏起来不被外界发现，使外界无法直接访问内部网络设备；同时，它还可以帮助网络超越地址的限制，合理地安排和使用网络中的公有Internet 地址和私有IP地址。

NAT技术的分类包括静态地址转换、动态地址转换、端口复用地址转换三种。

其中的动态转换，将可用的全局地址集定义成NAT池（NAT pool）。对于要与外界进行通信的内部节点，如果还没有建立转换映射，边缘路由器或者防火墙将会动态地从NAT池中选择全局地址对内部地址进行转化。

值得注意的是，当NAT池中的全局地址被全部占用以后，后续的地址转换申请会被拒绝。这样会造成网络连通性的问题。所以应该使用超时操作选项来回收NAT池的全局地址。

借用IP地址技术节省地址资源

在IP网络中，为了实现互联，相邻的网络设备都通过自身的一个接口与对端设备的一个接口连接在一起，通过接口把数据传递到另一网络设备。

因此，网络设备的每一个接口都需要一个IP地址来标识它。这些网络设备包含的接口从几个到几十个不等，按照现有IP互联网的规模，至少也有数以百万计这样的网络设备，由此占用的接口地址也为数不少。

这些IP地址实际上仅仅是用于实现路由器间的互通，除此再没有别的用途。为了充分利用IP地址，在此背景下，借用IP地址功能出现。

它的实现原理在于，如果一个接口上没有配置IP地址，但还想使用该接口，就向其它有IP地址的接口借一个IP地址；如果被借用接口有多个IP地址，就将主IP地址借来使用。

笔者认为，尽管该技术无法像NAT那样按倍数级的复用IP，但在细节上减少了不必要的IP资源的浪费，在当今IP资源相当紧缺的情况下，无异于雪中送炭。