Epuizarea adreselor IPv4 - epuizarea rezervei de adrese nealocate a protocolului IPv4 . Spațiul de adrese la nivel mondial este gestionat la nivel global de organizația americană non-profit IANA , precum și de cinci registratori regionali de internet responsabili de atribuirea adreselor IP utilizatorilor finali din anumite teritorii și registratorii de Internet locali, cum ar fi furnizorii de servicii de internet .
IPv4 permite utilizarea a aproximativ 4,22 miliarde de adrese, iar unele dintre ele au fost alocate de IANA registratorilor regionali de internet în blocuri de aproximativ 16,8 milioane de adrese (ținând cont de utilizarea CIDR ). În februarie 2011, IANA a alocat ultimele cinci blocuri /8 rămase din spațiul său de adrese [1] [2] [3] [4] RIR-urilor . Epuizarea adreselor rămașilor registratori regionali de internet [K 1] era așteptată în termen de cinci ani [5] , de la sfârșitul anului 2017, toți registratorii regionali au anunțat epuizarea ofertei totale de adrese IPv4 gratuite și restricții privind emiterea. de noi adrese.
APNIC este primul registrator regional de Internet ale cărui adrese IP alocate se termină cu [K 2] . Acest lucru s-a întâmplat pe 15 aprilie 2011 [6] [7] [8] . ARIN a fost primul dintre registratorii regionali de internet care a anunțat epuizarea completă a adreselor IPv4 [9] .
Epuizarea spațiului de adrese IPv4 a fost considerată o problemă încă de la sfârșitul anilor 1980 , când Internetul a început să experimenteze o creștere dramatică. În noiembrie 1991, IETF a creat ROAD ( Routing and Addressing Group ) pentru a aborda problema de scalabilitate cauzată de metoda de adresare cu clasă care era folosită la acea vreme [10] [11] . Epuizarea așteptată a adreselor a fost motivul pentru care au fost create și adoptate o serie de noi tehnologii, inclusiv adresarea fără clasă (CIDR) în 1993, NAT și noua versiune a Internet Protocol , IPv6, în 1998 [11] .
Trecerea Internetului la Internet Protocol versiunea 6 este singura soluție permanentă la problema epuizării adreselor IPv4 disponibilă [12] . Chiar dacă epuizarea anticipată a spațiului de adrese IPv4 a intrat în stadiul final în 2008, majoritatea furnizorilor de servicii de internet și dezvoltatorilor de software tocmai începuseră să implementeze IPv6 [13] până în acest moment .
Fiecărui nod dintr-o rețea IPv4, cum ar fi un computer , un router sau o imprimantă de Internet , i se atribuie o adresă IPv4 , care este utilizată pentru a identifica acel nod atunci când comunică cu alte noduri din aceeași rețea. Practic, orice computer cu o adresă IPv4 publică poate trimite date către orice alt computer cu o adresă IPv4. Cu toate acestea, IPv6 nu este compatibil cu IPv4, astfel încât trimiterea datelor de la un computer cu doar o adresă IPv4 către un computer cu doar o adresă IPv6 este posibilă numai folosind tehnologii speciale. Soluția standard este tunelul [14] . O adresă IPv4 are 4 octeți (32 de biți) și, prin urmare, versiunea 4 a protocolului de internet permite 232 (aproximativ 4,3 miliarde) de adrese. Cu toate acestea, unele blocuri mari de adrese IPv4 sunt rezervate pentru nevoi speciale și nu sunt disponibile pentru uz public, cum ar fi adresa de loopback 127 /8 [K 3] , rețelele gri 10 /8 , 172.16 /12 , 192.168 /16 (acestea sunt adrese special rezervate ).
Structura de adrese IPv4 permite utilizarea adreselor disponibile public în număr suficient pentru a oferi o adresă pentru fiecare dispozitiv sau serviciu conectat la Internet. Această problemă a fost parțial rezolvată pentru o vreme prin modificări în sistemul de alocare a adreselor. Tranziția de la adresarea classful la classless a întârziat semnificativ epuizarea spațiului de adrese IPv4.
De asemenea, tehnologia NAT (Network Address Translation) permite ISP -urilor să -și mascheze propriile rețele private în spatele unei singure adrese IPv4 de router disponibilă public, în loc să aloce adrese publice fiecărui dispozitiv din rețea.
De remarcat că, în contextul problemei epuizării, există două tipuri principale de adrese IPv4 - globale și private [15] .
Adresele globale sunt adrese care sunt direcționate la nivel global, pe toată planeta. Adresele globale trebuie să fie unice, altfel există o ambiguitate în adresa de livrare. Spațiul adreselor rutabile la nivel global este într-adevăr limitat de numărul de valori pe care le poate lua un întreg de 32 de biți, o adresă IPv4 . Acest număr este 2^32 = 4,2 miliarde de valori.
Adresele private sunt adrese care sunt direcționate numai într-o anumită rețea privată, cum ar fi 192.168.0.0/16 sau 10.0.0.0/8. Adresele private trebuie să fie unice numai în cadrul rețelei private respective. Numărul de rețele private de pe planetă nu este limitat. Fiecare router de acasă formează de obicei o rețea privată.
Problema rămânerii fără spațiu de adrese IPv4 se aplică numai adreselor globale, deoarece nu există o limită a numărului de adrese private de pe planetă.
Prin proiectarea rețelei IPv4 , adresele globale sunt pentru servere globale și routere globale. Toți clienții dintr-o rețea IPv4 o pot accesa folosind o adresă privată și NAT . De asemenea, vă puteți conecta la o rețea IPv4 folosind o adresă globală, dar acest lucru nu este de dorit deoarece numărul de adrese globale este limitat. Utilizarea unei adrese globale pentru a se conecta la o rețea IPv4 în mod inutil ar trebui să fie considerată risipitoare și ineficientă.
Deși principalul motiv pentru epuizarea spațiului de adrese IPv4 este capacitatea insuficientă de proiectare a infrastructurii de internet, care nu a ținut cont de o creștere atât de rapidă [16] , o serie de factori suplimentari exacerba această problemă. Fiecare dintre ele este legată de cererea de adrese IP, care nu a fost prevăzută de autorii infrastructurii de rețea inițiale.
Dispozitive mobile IPv4 a devenit standardul de facto în comunicațiile digitale, iar costul investiției unei puteri de calcul suplimentare în dispozitive portabile a scăzut. Prin urmare, telefoanele mobile au devenit gazde de internet cu drepturi depline. Noile specificații ale dispozitivului 4G necesită utilizarea adresei IPv6. Conexiuni persistente În anii 1990, metoda dominantă de conectare la Internet a fost accesul dial-up de la distanță folosind un modem dial-up . Creșterea rapidă a rețelelor dial-up a crescut numărul de adrese utilizate, iar grupul de adrese IP alocate a fost distribuit într-un număr mare de utilizatori. În 2007, procentul de acces la Internet în bandă largă a început să depășească 50% pe multe piețe [17] . Spre deosebire de accesul dial-up, conexiunile de bandă largă sunt cel mai adesea active în mod constant, iar dispozitivele de rețea (routere, modemuri de bandă largă) se opresc rar. Acest lucru face ca numărul de adrese IP implicate să crească. Extensie de internet Există sute de milioane de gospodării în lumea dezvoltată. În 1990, doar un număr mic de gospodării aveau conexiune la Internet. Doar 15 ani mai târziu, aproape jumătate dintre ei au o conexiune permanentă în bandă largă [18] . Un număr mare de noi utilizatori de internet locuiesc în China și India dens populate , accelerând și mai mult epuizarea spațiului de adrese. Utilizarea ineficientă a adreselor Organizațiile care au primit adrese IP în anii 1980 au adesea mai multe adrese IP decât au nevoie cu adevărat, deoarece metoda de adresare classful folosită la început are ca rezultat un spațiu de adrese subutilizat [19] . De exemplu, companiilor mari sau universităților li s-au atribuit blocuri de adrese de clasă A care conțineau mai mult de 16 milioane de adrese IPv4, deoarece cea mai mare unitate anterioară, un bloc de clasă B cu 65.536 de adrese, era prea mică pentru numărul prevăzut de adrese utilizate. Pentru registratorii de Internet locali (LIR) , RFC 3194 a propus utilizarea parametrului HD-ratio, care indică cât de eficient este utilizat spațiul IP alocat. Implementarea sa a fost întârziată, iar acum utilizarea acestui parametru este aproape inutilă. Virtualizare Odată cu extinderea capabilităților tehnice, puterea procesoarelor de server și îmbunătățirea echipamentelor, a devenit posibilă utilizarea simultană a mai multor sisteme de operare pe un singur computer. Fiecare dintre aceste sisteme necesită o adresă IP publică.O serie de tehnologii reduc nevoia de adrese IP [20] :
NAT , proxy și adresare intranet Tehnologia NAT ( Network address translation ) permite mai multor computere să aibă o singură adresă IP externă. Calculatoarele din spatele NAT se pot conecta între ele folosind adrese IP intranet , dar din exterior este imposibil să se conecteze la astfel de computere fără o configurație specială . Gazduire partajata de site-uri web cu acces prin nume de domeniu Mai multe site-uri au o adresă IP comună, serverul distinge unul de celălalt prin numele de domeniu ( câmp Host HTTP /1.1). Controlul atent al registratorilor de Internet regionali asupra atribuirii adreselor IP către registratorii de Internet locali. Realocarea spațiului de adrese Primii ani ai Internetului au folosit un sistem de adresare ineficient . Blocuri mari de adrese IP distribuite la acel moment sunt reciclate.La 31 ianuarie 2011, ultimele două blocuri de adrese nerezervate de IANA au fost alocate APNIC în conformitate cu procedurile standard de alocare a adreselor registratorilor regionali de internet. Există cinci blocuri rezervate și, prin urmare, nealocate /8 [6] [21] [22] . În conformitate cu regulile ICANN, IANA a procedat la alocarea fiecăruia dintre aceste blocuri fiecăruia dintre Registratorii Regionali de Internet după o conferință de presă din 3 februarie 2011, care a dus la sfârșitul grupului de adrese IANA [23] [24] .
Diverse blocuri de adrese de sine stătătoare utilizate în trecut separat de RIR-uri au fost distribuite RIR-urilor în februarie 2011 [25] .
Tehnologiile pentru a încetini epuizarea adreselor IPv4 includ partajarea adreselor IPv4 pentru a accesa conținutul IPv4, introducerea IPv6 în paralel utilizând IPv4, traducerea protocolului pentru a accesa conținut destinat atât pentru IPv4, cât și pentru IPv6 și tunelarea pentru a funcționa cu routere care acceptă un singur protocol. Necesitatea adoptării timpurii a IPv6 odată ce spațiul de adrese IANA este epuizat este clară [26] .
Ca o consecință a epuizării pool-ului de adrese, conexiunile punct-la-punct cerute de multe aplicații nu vor fi întotdeauna disponibile pe Internetul IPv4 până când IPv6 este implementat complet. Gazdele IPv6 nu se pot conecta direct la gazdele IPv4 și trebuie să folosească servicii speciale pentru a comunica. Aceasta înseamnă că majoritatea computerelor trebuie să aibă în continuare acces IPv4, cum ar fi prin , plus față de noile adrese IPv6, ceea ce necesită mai mult efort decât simpla acceptare a IPv4 Cererea pentru adrese IPv6 era de așteptat să apară în trei sau cinci ani [27] .
La începutul anului 2011, doar 5% dintre calculatoare aveau o conexiune IPv6 [28] , majoritatea dintre ele folosind mecanisme de tranziție precum NAT64 și tunelul Teredo 29În decembrie 2009, aproximativ 0,15% din cele mai populare două milioane de site-uri web erau accesibile prin IPv6 [30] . Problema care complică este că între 0,027% și 0,12% dintre vizitatori nu pot folosi site-uri care folosesc atât IPv4, cât și IPv6 [31] [32] , dar o proporție semnificativă (0,27%) nu poate interacționa cu site-urile folosind doar IPv4 [33] . Potrivit unui studiu realizat de Arbor Networks , în vara anului 2010, ponderea traficului IPv6 era mai mică de o zecime de procent [34] .
La momentul epuizării adresei IANA (februarie 2011), era de așteptat ca furnizarea de blocuri gratuite de adrese la registratorii regionali de internet să se termine într-o perioadă de șase luni ( APNIC ) până la cinci ani ( AfriNIC ) [35] . Din septembrie 2015, toți registratorii regionali, cu excepția AfriNIC, au anunțat că și-au epuizat totalul de adrese IPv4 gratuite și limitează emiterea de noi adrese; ARIN a anunțat epuizarea completă a adreselor IPv4 gratuite, iar pentru restul registratorilor acest moment este prevăzut începând cu 2017 [36] .
Diferiții registratori regionali au strategii diferite de alocare a adreselor [37] . ISP-urile au de obicei o rezervă de adrese IP pentru utilizare de către clienții lor pentru o perioadă de la 6 luni până la 2 ani, după care noii clienți care doresc să se conecteze la Internet nu vor putea obține adrese IP și vor trebui să utilizeze NAT sau să primească numai adrese IPv6 [38] .
APNIC și RIPE NCCAPNIC este un registrator regional de Internet și alocă adrese IP zonelor în care Internetul se dezvoltă extrem de rapid, cum ar fi China și India ; prin urmare, era de așteptat ca acesta să fie primul registrator regional de internet care să oprească alocarea liberă a adreselor IPv4. Acest lucru s-a întâmplat pe 15 aprilie 2011, când oferta de adrese a scăzut la un nivel critic - 1 bloc / 8. De la acea dată, APNIC a trecut la un mecanism de distribuție „etapa 3”; și a început o perioadă în care nu fiecare registrator local de Internet (LIR) poate primi deja adrese IPv4 în cantitatea de care are nevoie; se preconiza că această etapă va dura cinci ani [7] . Alocarea adreselor IP a fost limitată la 1024 per membru [39] [40] [6] [41] [42] [43] .
Epuizarea stocului total de adrese IPv4 al RIPE NCC , registratorul regional de internet pentru Europa , a urmat APNIC. S-a întâmplat pe 14 septembrie 2012.
La sfârșitul anului 2015, APNIC avea aproximativ 11 milioane de adrese gratuite, iar RIPE NCC - aproximativ 16 milioane [36] .
/8 ultimul bloc regulă în APNIC și RIPE NCCDin 15 aprilie 2011, data la care APNIC are ultimul bloc /8 sau din 14 septembrie 2012, fiecare membru actual sau viitor (adică titular de cont APNIC sau client RIPE NCC) poate primi doar un bloc de adrese IP cu dimensiunea de 1024 de adrese. (bloc /22 ) [44] [45] . Conform studiului Evoluția pool-ului de IP pentru fiecare RIR în 2011 privind dinamica stocului de adrese IPv4, ultimul bloc APNIC /8 s-ar fi încheiat în decurs de o lună dacă nu ar fi fost introdusă această limită. În blocul /8 16.384 blocuri /22 ; conform regulilor APNIC și RIPE NCC, fiecare membru actual sau viitor primește câte un bloc /22 din ultimul bloc /8 , de altfel, numai dacă sunt îndeplinite un număr de criterii [46] . APNIC are în prezent aproximativ 3.000 de membri și adaugă aproximativ 300 de membri noi în fiecare an. Astfel, ultimul bloc /22 ar trebui să se încheie în mai mult de 5 ani [45] . RIPE NCC are peste 8.000 de membri, iar ultimul lor bloc /8 are un interval de timp mult mai scurt.
Cele 1024 de adrese din blocul 22 pot fi utilizate pentru a suporta NAT44 sau NAT64 pentru rețea Cu toate acestea, pentru noii ISP-uri mari, limita de 1024 de adrese poate să nu fie suficientă pentru a asigura comunicarea cu IPv4 din cauza numărului limitat de porturi disponibile pentru o adresă IPv4 [47] .
În noiembrie 2019, RIPE NCC a cedat ultimul bloc /22.
LACNIC Adresa Pool ExhaustionPe 10 iunie 2014, Registrul Adreselor de Internet din America Latină și Caraibe a anunțat epuizarea virtuală a rezervei de adrese IPv4 gratuite din regiune, singurul bloc /10 de adrese rămânând la dispoziția registratorului [48] . Conform prognozei pentru începutul anului 2015, epuizarea completă a tuturor adreselor din această zonă ar trebui să aibă loc la jumătatea anului 2017 [49] .
Adresă ARIN Epuizarea piscineiÎn urma epuizării spațiului de adrese IANA în 2011, ARIN a introdus restricții suplimentare privind cererile de spațiu de adrese IPv4 [50] .
Pe 24 iulie 2013, cercetătorul șef al APNIC Geoff Houston a publicat pe blogul său un studiu ilustrat grafic în care a prezis epuizarea grupului de adrese IPv4 ARIN „undeva în al treilea trimestru al anului 2014” [51] . La 1 august 2013, ARIN a raportat două blocuri /8 rămase pentru adrese IPv4 [52] .
Pe 24 septembrie 2015, ARIN a fost primul dintre registratorii de Internet care a anunțat epuizarea completă a pool-ului său de adrese IPv4 gratuite, toate cererile de adrese noi fiind trimise la coada de așteptare [9] .
AfrinicAfriNIC este cel mai recent registru regional de internet care a ajuns la sfârșitul pool-ului de adrese IPv4. La 31 martie 2017, au intrat în vigoare restricțiile impuse de regulile de epuizare a grupului de adrese locale din faza 1. Sunt introduse controale mai stricte în scopul utilizării adreselor, restricții privind numărul minim și maxim de adrese emise și momentul în care se elimină adresele emise.
La începutul anilor 2000, au fost date diferite estimări ale timpului necesar pentru ca adresele IPv4 să se epuizeze complet. În 2003, Paul Wilson (Directorul APNIC ), pe baza utilizării curente a spațiului de adrese, a declarat că spațiul de adrese se va epuiza într-un deceniu sau două [53] . În septembrie 2005, un raport Cisco Systems sugera că oferta de adrese disponibile va fi epuizată în 4 până la 5 ani [54] . În ultimii ani, alocarea adreselor IPv4 s-a accelerat înainte ca stocul să fie epuizat, ceea ce nu a fost luat în considerare în proiecții.
Până în 2008, au fost elaborate proceduri pentru și după perioada de epuizare a adreselor [60] .
Au fost discutate mai multe propuneri pentru a atenua problema epuizării adreselor IPv4.
Înainte și în timpul perioadei de utilizare a modelului de adresare în clasă, unor organizații au fost emise game uriașe de adrese IP. Internet Assigned Numbers Authority (IANA) ar putea să recupereze aceste intervale și apoi să le distribuie în blocuri mai mici. ARIN, RIPE NCC și APNIC au reguli de transfer de adrese prin care astfel de adrese pot fi returnate pentru transfer la un anumit destinatar [61] [62] [63] . Cu toate acestea, schimbarea adreselor într-o rețea mare poate fi costisitoare și consumatoare de timp, astfel încât organizațiile afectate ar avea mai multe șanse să opună, ceea ce ar putea duce la litigii. Cu toate acestea, chiar dacă toate aceste adrese ar fi returnate, acest lucru ar respinge doar puțin data epuizării adresei.
În mod similar, blocurile de adrese sunt emise organizațiilor care nu mai există sau care nu le-au mai folosit niciodată. Nu a fost ținută o evidență strictă a adreselor IP, iar identificarea acestor informații poate fi extrem de dificilă.
Unele adrese rezervate anterior de IANA au fost puse la dispoziție. Au existat propuneri de utilizare a adreselor de clasa E [64] [65] , dar multe sisteme de operare și firmware utilizate în calculatoare și routere nu permit utilizarea unor astfel de adrese [54] [66] [67] [68] . În acest scop, nu a fost propusă utilizarea publică a adreselor de rețea de clasă E, ci în schimb să se permită utilizarea privată pentru rețelele care necesită mai multe adrese decât sunt disponibile în prezent conform RFC 1918 .
Mai multe organizații au returnat blocuri mari de adrese IP, în special Universitatea Stanford , care a returnat adrese de rețea de clasă A în 2000, producând 16 milioane de adrese IP (procesul de reconfigurare a 56.000 de echipamente a durat doi ani [69] ), Departamentul de Apărare al Statelor Unite ale Americii BBN Technologies [ 70] și Interop [71] .
ISP-urile pot utiliza tehnologii de tunel. Când folosesc traducerea adreselor NAT44 și NAT64 ei pot aloca utilizatorilor adrese IPv4 sau IPv6 private și pot folosi mai puține adrese IPv4 globale [ 72
Această abordare a fost implementată cu succes în unele țări, cum ar fi Rusia, unde mulți furnizori de bandă largă folosesc NAT centralizat (Carrier-Grade NAT) și oferă adrese IPv4 disponibile public pentru o taxă suplimentară. În mod similar , Research In Motion (RIM), producătorul BlackBerry , trimite date către serverele centrale în scopul criptării și decriptării; consecința este o reducere a numărului de adrese IPv4 necesare.
Cu toate acestea, NAT la nivel de ISP nu se scalează. În plus, traducerea adreselor nu este aplicabilă pentru toate sarcinile și necesită în continuare disponibilitatea adreselor IPv4.
Aceste tehnologii vor fi necesare pentru a conecta sistemele IPv6 la sistemele IPv4 „moștenite”.
Multe tehnologii de traversare NAT, cum ar fi DMZ , STUN , UPnP , ALG , disponibile atunci când utilizatorul deține routerul NAT, nu sunt aplicabile la nivel de ISP.
Crearea unei piețe pentru adrese IPv4, de unde ar putea fi cumpărate și vândute, a fost propusă în mod repetat ca o metodă eficientă de alocare a adreselor. Principalul beneficiu al unei astfel de piețe ar fi că adresele IPv4 vor rămâne disponibile. Aceste scheme au deficiențe grave, ceea ce a dus la faptul că nu au fost implementate [73] :
| Principal | |
|---|---|
| Implementarea |
|
| Migrarea de la IPv4 la IPv6 |
|
| Protocoale înrudite |
|
