1.引言

目前全球可用的IPv4網(wǎng)址剩余量不足10%，隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，手機(jī)、筆記本、服務(wù)器、路由器等設(shè)備，都在消耗IP地址，3G網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)的推廣和應(yīng)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?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，中國網(wǎng)民達(dá)到3.84億，成長速度28.9%，IP地址增幅和數(shù)量落后于網(wǎng)民增幅和數(shù)量，所以中國面臨IP地址供需缺口形勢更為嚴(yán)峻，面對(duì)緊缺的IPv4資源，網(wǎng)絡(luò)管理者應(yīng)立即采取措施，推進(jìn)IPv6網(wǎng)絡(luò)部署規(guī)劃。

為簡化IPv6地址申請(qǐng)流程，促進(jìn)IPv6的申請(qǐng)和應(yīng)用，APNIC在2010年2月推出了IPv6地址申請(qǐng)的快速通道計(jì)劃，根據(jù)這一計(jì)劃，凡是持有IPv4地址且尚未持有IPv6地址的會(huì)員，可以免費(fèi)申請(qǐng)一塊IPv6地址（默認(rèn)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，就目前可以預(yù)見的情況，/32的IPv6地址塊基本能滿足大部分企業(yè)的需求，因此快速通道計(jì)劃采用/32做默認(rèn)大小，不做進(jìn)一步審核，大大簡化了申請(qǐng)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）就能滿足全世界的需求，然而，正是因?yàn)镮Pv6地址空間巨大，可以允許層次化、結(jié)構(gòu)化的IP地址規(guī)劃和分配，便于路由匯聚，從而可以大大縮小路由表，并且簡化網(wǎng)絡(luò)管理，配置，變更和擴(kuò)展的工作量。對(duì)于大型互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商，采用層次化、結(jié)構(gòu)化的IP地址規(guī)劃和分配，/32的地址量就不一定能滿足網(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(qǐng)了1塊/32的IPv6，如果在后期的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中發(fā)現(xiàn)需要更多的IPv6地址，再申請(qǐng)時(shí)就需要經(jīng)過嚴(yán)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(guī)劃和部署初期，由于用戶量少使用率很難滿足后續(xù)申請(qǐng)的需求，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃造成困難，即使在若干年后使用率達(dá)到要求申請(qǐng)后續(xù)的IPv6地址，也有可能跟原來的/32是不連續(xù)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(guī)劃和申請(qǐng)?zhí)峁┍匾膮⒖迹ㄟ^簡單的方法初步估算自己的IPv6地址量需求，申請(qǐng)適量的IPv6地址塊，便于網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和部署。

2.IPv6地址規(guī)劃

2.1層次化設(shè)計(jì)

大型互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商的IPv6網(wǎng)絡(luò)采用層次化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)，可以把網(wǎng)絡(luò)分為多個(gè)區(qū)域（地區(qū)），每個(gè)區(qū)域有多個(gè)區(qū)域骨干節(jié)點(diǎn)，每個(gè)骨干節(jié)點(diǎn)匯聚多個(gè)接入網(wǎng)（站）點(diǎn)，通過接入網(wǎng)點(diǎn)連接終端網(wǎng)點(diǎn)（企業(yè)或個(gè)人用戶）提供服務(wù)；一般來說，是一個(gè)4個(gè)層級(jí)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(jí)的網(wǎng)絡(luò)模型。

2.2IPv6地址結(jié)構(gòu)

為了便于路由匯聚和簡化網(wǎng)絡(luò)管理，配置，變更和擴(kuò)展的工作量，IPv6采用層次化、結(jié)構(gòu)化的地址規(guī)劃，一般來說，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(biāo)識(shí)符和一個(gè)64位的節(jié)點(diǎn)（主機(jī)）標(biāo)識(shí)符，節(jié)點(diǎn)（主機(jī)）標(biāo)識(shí)符通常根據(jù)物理地址自動(dòng)生成，叫做EUI-64（或者64-位擴(kuò)展唯一標(biāo)識(shí)）；64位的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符又進(jìn)一步分為全球網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符和本地子網(wǎng)標(biāo)識(shí)符，通常全球網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符占用48位和本地子網(wǎng)標(biāo)識(shí)符占有16位，如下圖所示：

圖1.IPv6地址結(jié)構(gòu)（RFC3513，RFC3177）

按照上圖的原則，終端網(wǎng)點(diǎn)（企業(yè)或個(gè)人用戶，見附錄的定義）分配一段/48的IPv6地址，最終連接主機(jī)/PDA設(shè)備的子網(wǎng)分配1段/64的IPv6地址，假設(shè)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(jié)構(gòu)

65，536個(gè)網(wǎng)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)數(shù)量上是很大，但如果再考慮以上所述的層次化設(shè)計(jì)，服務(wù)商有16位做自己服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)點(diǎn)標(biāo)識(shí)，如果要結(jié)構(gòu)化地把這16位用于上面所述的4層（區(qū)域、骨干節(jié)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(jí)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(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)每個(gè)層級(jí)預(yù)期的節(jié)點(diǎn)數(shù)量決定所占用的位數(shù)），這樣每個(gè)層的節(jié)點(diǎn)數(shù)就只可以允許16個(gè)，如下圖所示：

圖3.IPv6地址層次化結(jié)構(gòu)

可見，對(duì)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(duì)不足。

當(dāng)然，這主要還是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的層次和終端網(wǎng)點(diǎn)的地址分配策略來定，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(biāo)識(shí)就有56-32=24位，每個(gè)層級(jí)有6位可用，允許64個(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣/32就相對(duì)足夠，同樣，如果網(wǎng)絡(luò)是2-3層結(jié)構(gòu)的話，/32也相對(duì)足夠。

2.3IPv6地址分配策略

一般來說，使用以下分配策略分配IPv6地址：

l/64分配給最終連接主機(jī)，PDA等終端設(shè)備的子網(wǎng)

l/56分配給家庭用戶，小型辦公/家庭辦公（SOHO），遠(yuǎn)程辦公分支機(jī)構(gòu)

l/48分配給企業(yè)客戶

如下圖所示：

圖4.IPv6地址分配示例

根據(jù)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，或16777216個(gè)/56（224）終端用戶。

2.4主機(jī)密度比率（HD-Ratio）

上述終端用戶的估算是理論值，考慮到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的層次化、結(jié)構(gòu)化原則，以及各區(qū)域發(fā)展不平衡的因素，再加上地址規(guī)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(guī)劃中用主機(jī)密度比率（HD-Ratio）來估算實(shí)際需要的地址量：

主機(jī)密度比率（HD-Ratio）=log2（實(shí)際分配的/56數(shù)量）/log2（可分配的/56數(shù)量）

以上述/32的地址塊為例，可分配的/56數(shù)量=2（56-32）=224=16777216

主機(jī)密度比率（HD-Ratio）=log2（實(shí)際分配的/56數(shù)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(guī)劃的主機(jī)密度比率（HD-Ratio）要求是0.94，因此各IP地址分配機(jī)構(gòu)也是根據(jù)主機(jī)密度比率（HD-Ratio）是否達(dá)到0.94來衡量原有IPv6地址塊是否已經(jīng)飽和，是否能申請(qǐng)更多的IP地址。

附錄有主機(jī)密度比率（HD-Ratio）達(dá)到0.94對(duì)應(yīng)主機(jī)數(shù)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(dá)到0.94的主機(jī)密度比率（HD-Ratio）：

如果該服務(wù)商的用戶都是分配/48的IPv6地址塊：

0.94HD=24，154x/48終端用戶

如果該服務(wù)商的用戶都是分配/56的IPv6地址塊：

0.94HD=6，183，533x/56終端用戶

如果該服務(wù)商的用戶根據(jù)需求分配/48，/52和/56，例如

8，000x/48終端用戶（8000*28=2，048，000），加上

80，000x/52終端用戶（80，000*24=1，280，000），加上

3，000，000x/56終端用戶

=6，328，000x/56分配單位=0.94HD（主機(jī)密度比率）

2.5結(jié)論

根據(jù)以上推算，如果一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商主要客戶是企業(yè)型客戶，可主要分配/48的IPv6地址塊給客戶。若客戶網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)數(shù)高于24，154，則建議考慮申請(qǐng)/31或以上的IPv6地址。

如果一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商主要客戶是個(gè)人/家庭用戶，小型辦公/家庭辦公（SOHO），主要分配/56的IPv6地址塊給客戶，若客戶網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)數(shù)高于6，183，533，建議考慮申請(qǐng)/31或以上的IPv6地址。

如果一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商的客戶有多種類型，可根據(jù)上述方法推算出/56的分配單位數(shù)量，再根據(jù)主機(jī)密度比率（HD-Ratio）估算所需要的IPv6地址量。

一般來說，建議客戶網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)數(shù)達(dá)15萬以上的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商對(duì)自己的網(wǎng)絡(luò)作上述評(píng)估，估算是否需要申請(qǐng)/31以上的IPv6地址。

3.IPv6地址申請(qǐng)

目前國內(nèi)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(jì)算機(jī)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(nèi)需要IPv6地址的單位根據(jù)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(qǐng)IPv6地址。

下面以通過向中國互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商聯(lián)盟（CNISP）的申請(qǐng)為例加以說明。

3.1/32申請(qǐng)

如前所述，用戶量在10萬以下的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商，/32基本可以滿足需求，如果是CNISP的IP分配聯(lián)盟成員，可通過IPv6申請(qǐng)快速通道，免費(fèi)申請(qǐng)一塊IPv6地址（默認(rèn)大小;/32），只要提供單位名稱和原先持有的IPv4地址段以及必要的注冊(cè)信息，就可以在幾個(gè)工作日內(nèi)分配到IPv6地址。

3.2大于/32申請(qǐng)

因?yàn)?32的IPv6申請(qǐng)后，后續(xù)申請(qǐng)就要考查使用率，因?yàn)閲鴥?nèi)目前應(yīng)用得少，IPv6地址量又很大，使用率很難達(dá)到要求，所以首次申請(qǐng)還是要規(guī)劃好一個(gè)合適的地址量，避免對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃造成困難；即使在若干年后使用率達(dá)到要求申請(qǐng)后續(xù)的IPv6地址，也有可能跟原來的/32是不連續(xù)的地址段，造成路由匯聚的困難。

對(duì)于用戶量在15萬以上的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商，建議根據(jù)主機(jī)密度比率（HD-Ratio）對(duì)自己的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃作上述評(píng)估，估算是否需要申請(qǐng)/31以上的IPv6地址，若不需要，可通過快速通道申請(qǐng)，若需要，按大于/32申請(qǐng)。

對(duì)于用戶量達(dá)620萬以上的大型互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商，建議申請(qǐng)/31以上的IPv6

申請(qǐng)/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(guī)劃：

-IPv6實(shí)施模式（tunneling，dualstack等）

-IPv6服務(wù)模式（IDC主機(jī)托管、互聯(lián)網(wǎng)接入等）

-IPv6的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，體現(xiàn)需要很大的IPv6地址量，

-IPv6網(wǎng)絡(luò)設(shè)備列表

-網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

或者

2.IPv4網(wǎng)絡(luò)情況和向IPv6過渡的計(jì)劃

-目前IPv4的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和客戶規(guī)模，通過IPv6提供現(xiàn)有服務(wù)的計(jì)劃，2年內(nèi)轉(zhuǎn)移現(xiàn)有IPv4用戶到IPv6的計(jì)劃，

-現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

-現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)設(shè)備信息

IPv6網(wǎng)絡(luò)新應(yīng)用展望

IPv6具有幾乎無限的地址空間、自動(dòng)識(shí)別配置機(jī)制，能對(duì)每個(gè)終端、每個(gè)感應(yīng)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(jié)合將為目前的互聯(lián)網(wǎng)開拓一個(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(xiàn)這些服務(wù)的關(guān)鍵。

利用IPv6龐大地址空間的特性，采用IPv6地址接入各類傳感裝置，可以實(shí)時(shí)采集大氣、水文等各種環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)以及地震監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高效的監(jiān)控和管理。

此外，在不遠(yuǎn)的未來，家電廠商們將開發(fā)出新一代的信息家電，除了計(jì)算機(jī)之外，還可給電視機(jī)、冰箱、微波爐、空調(diào)、洗衣機(jī)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(diào)、冰箱等……

IPv6的優(yōu)勢將在具體應(yīng)用中得到越來越突出的顯現(xiàn)。

附錄

名詞解析

終端網(wǎng)點(diǎn)：指通過互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商使用互聯(lián)網(wǎng)的用戶網(wǎng)點(diǎn)，包括企業(yè)，家庭辦公用戶，遠(yuǎn)程分支機(jī)構(gòu)用戶和個(gè)人用戶。

地址表達(dá)方式，/32

由于IPv6地址被分成兩個(gè)部分—網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符和接口標(biāo)識(shí)符，因此可以按照類似CIDR地址的方式被表示為一個(gè)攜帶額外數(shù)值的地址，其中指出了地址中有多少位是掩碼，即，IPv6節(jié)點(diǎn)地址中指出了前綴長度，例如：/32表示這個(gè)地址塊的前綴長度為32位，對(duì)應(yīng)IPv6地址量為296（128-32=96）。

主機(jī)密度比率（HD-Ratio）達(dá)到0.94對(duì)應(yīng)主機(jī)數(shù)量列表

主機(jī)密度比率（HD-Ratio）=log2（實(shí)際分配的/56數(shù)量）/log2（可分配的/56數(shù)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(shù)量=2（56-32）=224=16777216

主機(jī)密度比率（HD-Ratio）=log2（實(shí)際分配的/56數(shù)量）/log2（16777216）（以/56分配）

主機(jī)密度比率（HD-Ratio）=log2（實(shí)際分配的/48數(shù)量*256）/log2（16777216）（以/48分配）

P可分配/56數(shù)量HD=0.94對(duì)應(yīng)/56數(shù)量可分配/48數(shù)量HD=0.94對(duì)應(yīng)/48數(shù)量使用率（%）

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