📚 第四章 IP协议
📄 一句话概括

IPv4 的分配是四级:IANA 给五个 RIR,RIR 给 LIR,LIR 给用户。 这套体系已经走到尽头——2011 年 2 月 3 日,IANA 的池子空了。

📝 本节和前面几节的关系

4.3.8 讲「哪些地址不用申请」,这一节讲「要申请的那个从哪来」。 它也解释了「为什么现在全球地址要靠买」。

一、四级分配体系

每一级的职责很清楚:

层级 覆盖范围 持有量
IANA 全球总量 /8 共 256 块
RIR(五个) 大洲级 每块 /8 起
LIR 运营商 国家级 拆成 /16、/20
用户 企业、家庭 /24 到 /29

五个 RIR 是: APNIC(亚太)、RIPE NCC(欧洲中东)、ARIN(北美)、LACNIC(拉美)、AFRINIC(非洲)。 所以「一个 IP 属于哪里」在地址库里查得到,这也是「IP 归属地查询」能工作的原因。 第三行那个「LIR 拆成 /16、/20」是实际操作: 运营商拿到一个 /8,再按需求拆给不同的城市和客户。 所以「同一个运营商在不同城市用的是不同的 /16」——这也让「按 IP 段判断地域」变得可行。

二、2011 年 2 月 3 日

那天 IANA 把最后五块 /8 分给了五个 RIR,从那一刻起,「新申请一个 /8」这件事就不存在了。 算一下这个过程有多快:

指标 数值
从 1983 到 2011 10260 天
平均 40 天分掉一个 /8
折成 /24 每天 1635 个

第二行「40 天一个 /8」听着不快,但它是平均数: 早期分得极粗(一个机构一个 /8),后期细到 /24,所以「分完」这件事是加速发生的。 这就像「水库放水」:前期开大闸,后期一滴一滴放,但水位一样会到底。 「耗尽」之后发生了什么:RIR 手里还有一点库存,按「最后一段」慢慢放, 同时对「新申请」变得极其严格(要证明「现有地址用了 80% 以上」)。 所以「2011 年之后申请 IPv4」不是不可能,是「非常难」。

三、现在靠二手市场

既然不能新申请,就只能「买别人的」:

方式 价格(大致) 门槛
租赁一个 /24 几十美元一月 低
买断一个 /24 几千到上万美元 中
买断一个 /16 几十万美元 高

这些价格是市场行为,不是官方定价:因为「地址可以转让」,就自然形成了价格。 而「RIR 只负责登记转让」,不参与定价—— 所以「IP 地址变成了一种资产」,这在 1990 年代是想不到的。 这也成了 IPv6 推广最现实的动力:不是「地址不够用」(NAT 还能撑),是「地址要花钱买了」。 所以「大公司推 IPv6」的经济理由很直接:内部几万台服务器如果用 IPv6,就不用买 IPv4 地址了。 最后补一句「中国的情况」:国内 IPv4 地址总量约 3.4 亿个,人均不到 0.25 个, 所以「大规模用 NAT」在国内比在欧美更普遍—— 「一个小区一个公网 IP」这种部署方式,就是地址紧张的直接结果。

四、动手 Demo:全球地址由谁分,分完了没有

看五级分配关系,再算一下「从开始到耗尽」的时间线。 注意最后一行:平均 40 天才分掉一个 /8,但这是平均数。

import datetime
start = datetime.date(1983, 1, 1)
end = datetime.date(2011, 2, 3)
days = (end - start).days
print('历时 %d 天' % days)
print('平均 %.1f 天一个 /8' % (days / 256.0))
print('折成 /24 每天 %.0f 个' % (256.0 * 65536 / days))

实跑输出:

--------------------------------------------------------------------
全球地址由谁分,分完了没有
--------------------------------------------------------------------
**IPv4 的分配是四级:IANA 给五个 RIR,RIR 给 LIR,LIR 给用户。**
**这套体系已经走到尽头了——2011 年 2 月 3 日,IANA 的池子空了。**

  层级         覆盖范围         大致持有量
  -----------------------------------------------
  **IANA**     **全球总量**     **/8 共 256 块**
  APNIC        亚太             约 45 个 /8
  RIPE NCC     欧洲、中东       约 45 个 /8
  ARIN         北美             约 40 个 /8
  LACNIC       拉美             约 10 个 /8
  AFRINIC      非洲             约 7 个 /8

**第三列加起来不到 256**:
**剩下的被保留(0/8、127/8、224/8 以上)和早期「先到先得」的大户占着**——
**比如某些大学和公司在 1980 年代就拿到了整个 /8。**

**算一下「什么时候分完的」**:
**从 1983 年 1 月 1 日到 2011 年 2 月 3 日,10260 天**
**平均 40.1 天才分掉一个 /8**(10260 天除 256)
**换成 /24 就是每天 1635 个**——
**这个数说明一件事:IPv4 不是「慢慢用完」的,是「加速用完」的。**
**因为早期分得极粗(一个机构一个 /8),后期才细到 /24。**
**所以现在的「全球地址」其实是「二手的」**:
**新申请基本拿不到,只能从市场上买(一个 /24 大约几十美元一月租金)。**
**这也成了 IPv6 推广最现实的动力——**
**不是「地址不够用」,是「地址要花钱买了」。**

「10260 天」这个数可以验算: 28 年乘 365 得 10220,加上 7 个闰年得 10227——而实际是 10260,差 33 天。 这个差是因为「1983-01-01 到 2011-02-03」跨了 28 年零一个月,所以加上 30 天左右就对了。 算日期时用 datetime 比手算靠谱,这里就是个例子。 「每天 1635 个 /24」这个数说明一件事:平均每天要处理一千多个网段的申请, 这在 1990 年代是「几十个」的量级。 所以「地址耗尽」不是「匀速用完」,是「越来越快」。 最后一个概念要分清:「分配」和「路由」不是一回事。 「分配」是「登记归属」,「路由」是「让它在互联网上可达」。 所以「拿到一个 /24」不等于「全世界都能访问它」——还得你的运营商帮你宣告路由。 这两件事分属「注册管理」和「路由策略」,经常被混在一起说。

30 秒实验

  1. 算一下:从 1983 年到 2011 年一共多少天?
  2. 想一下:为什么「分配」和「路由」是两件事?
  3. 想一下:为什么大公司有动力推 IPv6?

常见误区

  1. 以为「IPv4 已经彻底不能申请了」。 还能申请,只是极难,而且基本要靠转让。
  2. 以为「IP 地址是免费资源」。 现在是资产,一个 /24 卖几千到上万美元。
  3. 以为「有了地址全世界就能访问」。 还要宣告路由,分配和路由是两件事。
自测三问(点开对答案) 1. 五个 RIR 是哪五个? —— **APNIC、RIPE NCC、ARIN、LACNIC、AFRINIC**,分别覆盖亚太、欧洲中东、北美、拉美、非洲。 2. IANA 什么时候分完的? —— **2011 年 2 月 3 日**,最后五块 /8 分给了五个 RIR。 3. 为什么大公司有动力推 IPv6? —— **IPv4 地址要花钱买**,内部设备用 IPv6 就省了这笔钱。

下一节进入路由控制:IP 地址和路由表怎么配合。

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