关于扩展IP地址空间的几个方案的探讨

摘  要：在IP地址紧缺的背景下，IPv6、NAPT、SuIP几种解决方案应运而生。分析、比较几种方案后，可知SuIP是最佳方案。

关键词：IPv6；NAPT；SuIP；IP地址空间扩展

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

美国时间2011年2月3日，国际互联网名称和编号分配公司(英文简写:ICANN)宣布IPv4地址分配完毕。至2013年3月25日，中国大陆IPv4 地址数量约为3.30亿个，而今年三大运营商的IPv4地址将要告罄，与之相对应的一组数字是：截至2012年12月底，我国网民规模达5.64亿，全年共计新增网民5090万人。因此，IP地址紧缺问题也就成为我国乃至世界网络发展的一个瓶颈。目前针对这个问题，主要有IPv6、NAPT、SuIP三种可行的解决方案。下面将就这三种方案分析其各自优缺点。

 

1 IPv6

这种解决方案很易懂，即将IP位数又32位增加至128位，这样据说地球上每粒沙子都能分到一个IP。但这样带来问题也是显而易见的：

1)IP地址将会变的太过廉价，非法网站可能会掌握一大批IP，利用经常更换IP来逃避监管，这给网络监管带来极大困难。

2)网络边缘的设备可能会由于缺少动力，而不会统一行动。

3)IPv6需要网络上所有的节点都支持此协议，操作系统、软件等也需要更换。更严重的是大量的设备要更新硬件，这将造成成本的急剧提高。

这样看来IPv6的推广是有很大的难度的。

2 NAPT(Network Address and Port Translator)

NAPT首先用专用IP组建起来局域网，然后通过一个拥有一个或若干个全球IP的路由器，实现局域网内主机与互联网上主机的交互。如图1所示的拓扑结构中，主机1由30000端口向主机2的80端口发送请求时，路由器将源IP和端口修改为172.32.0.1:60000，并留下如表1的一条记录；当主机2向路由器60000端口发送报文时，路由器便会查找记录，发现记录中60000端口对应的网路主机IP和端口和发来的报文匹配上了，于是将目的IP和端口修改为172.20.0.1:30000并转发，若匹配失败，就丢弃报文。

这种方式可以极大扩展IP空间，目前我们常用的手机上网、WiFi、以及网通和电信提供的服务，此外还有教育网、大量的企业网也都采用这种方式来应对IP地址紧缺的情况。NAPT的缺点在于它的访问方式是单向的，也就是互联网上的其它主机不能主动访问私有网络里的主机，使得因特网中主机端到端的访问受到极大限制。虽然我们可以用端口来标识专用网中的IP，但这样就将使IP协议复杂化。

图1 NAPT拓扑示意图

表1 NAPT地址转换表

路由端口	局域网内主机IP端口	网络主机IP端口
60000	172.20.0.1:30000	172.33.0.1:80

3 SuIP

SuIP是由汪涛发明，其思想是基于NAPT，给每个使用专用地址的网络编号，就可实现从互联网上的主机主动向使用专用地址的主机发送数据。而其编号可以使用连接私有网络与互联网的路由器的全球IP，这样私有网络里的一个主机IP便可这样表示173.32.0.1.172.20.0.1。报文在互联网上传播时，在穿越了图1中路由器后只需将目的地址173.32.0.1替换为172.20.0.1，而其本身与IPv4所用的协议并无太大差别，所以升级只需将原来担任NAPT网关的路由器软件升级一下即可，成本极小。另外，SuIP可支持多层，所以其可以扩展的到的IP数量也极为可观。

4 结论

通过以上分析可知，在IPv6,、NAPT、SuIP三种扩展IP地址空间的解决方案中，SuIP是最佳方案。

参考文献:

[1]  谢希仁.计算机网络[M].第五版.北京市：电子工业出版社，2009.

[2]  汪涛.超级IP协议横空出世，IPv6进程面临彻底终止.[EB/OL]. http://unsnet.blog.163.com/blog/static/64284222200811104359780/，2008-02-01/2013-06-01.

[3]  李刚.IPv4和IPv6、IPv9研究的现状与分析.[EB/OL]. http://www.doc88.com/p-07339294725.html，未知/2013-06-01.