關於擴展IP地址空間的幾個方案的探討

摘  要：在IP地址緊缺的背景下，IPv六、NAPT、SuIP幾種解決方案應運而生。分析、比較幾種方案後，可知SuIP是最佳方案。

關鍵詞：IPv6；NAPT；SuIP；IP地址空間擴展

 

The Investigation About Several Solutions To Expand The IP Address Space

Zhongxing Song

(Computer Science And Technology Academy Of Henan University , Kaifeng , 475004, China )

Abstract: In the background of the lacking of IP address space, several solution emerged, such as IPv6, NAPT, and SuIP. After the analysis of the solutions, SuIP is the best.

Key words: IPv6; NAPT; SuIP; Expand the IP address space

 

美國時間 2011年2月3日 ，國際互聯網名稱和編號分配公司(英文簡寫:ICANN)宣佈IPv4地址分配完畢。至 2013年3月25日 ，中國大陸IPv4 地址數量約爲3.30億個，而今年三大運營商的IPv4地址將要告罄，與之相對應的一組數字是：截至2012年12月底，我國網民規模達5.64億，整年共計新增網民5090萬人。所以，IP地址緊缺問題也就成爲我國乃至世界網絡發展的一個瓶頸。目前針對這個問題，主要有IPv六、NAPT、SuIP三種可行的解決方案。下面將就這三種方案分析其各自優缺點。

 

1 IPv6

 

這種解決方案很易懂，即將IP位數又32位增長至128位，這樣聽說地球上每粒沙子都能分到一個IP。但這樣帶來問題也是顯而易見的：

1)IP地址將會變的太過廉價，非法網站可能會掌握一大批IP，利用常常更換IP來逃避監管，這給網絡監管帶來極大困難。

2)網絡邊緣的設備可能會因爲缺乏動力，而不會統一行動。

3)IPv6須要網絡上全部的節點都支持此協議，操做系統、軟件等也須要更換。更嚴重的是大量的設備要更新硬件，這將形成成本的急劇提升。

這樣看來IPv6的推廣是有很大的難度的。

 

2 NAPT(Network Address and Port Translator)

 

  NAPT首先用專用IP組建起來局域網，而後經過一個擁有一個或若干個全球IP的路由器，實現局域網內主機與互聯網上主機的交互。如圖1所示的拓撲結構中，主機1由30000端口向主機2的80端口發送請求時，路由器將源IP和端口修改成172.32.0.1:60000，並留下如表1的一條記錄；當主機2向路由器60000端口發送報文時，路由器便會查找記錄，發現記錄中60000端口對應的網路主機IP和端口和發來的報文匹配上了，因而將目的IP和端口修改成172.20.0.1:30000並轉發，若匹配失敗，就丟棄報文。

  這種方式能夠極大擴展IP空間，目前咱們經常使用的手機上網、WiFi、以及網通和電信提供的服務，此外還有教育網、大量的企業網也都採用這種方式來應對IP地址緊缺的狀況。NAPT的缺點在於它的訪問方式是單向的，也就是互聯網上的其它主機不能主動訪問私有網絡裏的主機，使得因特網中主機端到端的訪問受到極大限制。雖然咱們能夠用端口來標識專用網中的IP，但這樣就將使IP協議複雜化。

圖1 NAPT拓撲示意圖

 

 

表1 NAPT地址轉換表

路由端口	局域網內主機IP端口	網絡主機IP端口
60000	172.20.0.1:30000	172.33.0.1:80

 

 

3 SuIP

    SuIP是由汪濤發明，其思想是基於NAPT，給每一個使用專用地址的網絡編號，就可實現從互聯網上的主機主動向使用專用地址的主機發送數據。而其編號可使用鏈接私有網絡與互聯網的路由器的全球IP，這樣私有網絡裏的一個主機IP即可這樣表示173.32.0.1.172.20.0.1。報文在互聯網上傳播時，在穿越了圖1中路由器後只需將目的地址173.32.0.1替換爲172.20.0.1，而其自己與IPv4所用的協議並沒有太大差異，因此升級只需將原來擔任NAPT網關的路由器軟件升級一下便可，成本極小。另外，SuIP可支持多層，因此其能夠擴展的到的IP數量也極爲可觀。

 

4 結論

    經過以上分析可知，在IPv6,、NAPT、SuIP三種擴展IP地址空間的解決方案中，SuIP是最佳方案。

 

 

參考文獻:

[1]  謝希仁.計算機網絡[M].第五版.北京市：電子工業出版社，2009.

[2]  汪濤.超級IP協議橫空出世，IPv6進程面臨完全終止.[EB/OL]. http://unsnet.blog.163.com/blog/static/64284222200811104359780/， 2008-02-01 / 2013-06-01 .

[3]  李剛.IPv4和IPv六、IPv9研究的現狀與分析.[EB/OL]. http://www.doc88.com/p-07339294725.html，未知/ 2013-06-01 .