1.引言

目前全球可用的IPv4網址剩余量不足10%，隨著網絡的普及，手機、筆記本、服務器、路由器等設備，都在消耗IP地址，3G網絡和物聯網的推廣和應用更進一步加大了IP地址的消耗。中國的IPv4資源分配只占全球的4.5%，第25次中國互聯網絡發展狀況統計報告顯示，中國網民達到3.84億，成長速度28.9%，IP地址增幅和數量落后于網民增幅和數量，所以中國面臨IP地址供需缺口形勢更為嚴峻，面對緊缺的IPv4資源，網絡管理者應立即采取措施，推進IPv6網絡部署規劃。

為簡化IPv6地址申請流程，促進IPv6的申請和應用，APNIC在2010年2月推出了IPv6地址申請的快速通道計劃，根據這一計劃，凡是持有IPv4地址且尚未持有IPv6地址的會員，可以免費申請一塊IPv6地址（默認大小;/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，就目前可以預見的情況，/32的IPv6地址塊基本能滿足大部分企業的需求，因此快速通道計劃采用/32做默認大小，不做進一步審核，大大簡化了申請流程。

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IP地址）就能滿足全世界的需求，然而，正是因為IPv6地址空間巨大，可以允許層次化、結構化的IP地址規劃和分配，便于路由匯聚，從而可以大大縮小路由表，并且簡化網絡管理，配置，變更和擴展的工作量。對于大型互聯網服務商，采用層次化、結構化的IP地址規劃和分配，/32的地址量就不一定能滿足網絡部署的需求。

值得注意的是，如果互聯網服務商已經先申請了1塊/32的IPv6，如果在后期的網絡規劃中發現需要更多的IPv6地址，再申請時就需要經過嚴格的審核流程，特別是要考查原先的IPv6地址的使用率，在IPv6網絡規劃和部署初期，由于用戶量少使用率很難滿足后續申請的需求，從而對網絡地址規劃造成困難，即使在若干年后使用率達到要求申請后續的IPv6地址，也有可能跟原來的/32是不連續的地址段，造成路由匯聚的困難。

本文旨在為互聯網服務商IPv6地址規劃和申請提供必要的參考，通過簡單的方法初步估算自己的IPv6地址量需求，申請適量的IPv6地址塊，便于網絡的規劃和部署。

2.IPv6地址規劃

2.1層次化設計

大型互聯網服務商的IPv6網絡采用層次化、結構化的設計，可以把網絡分為多個區域（地區），每個區域有多個區域骨干節點，每個骨干節點匯聚多個接入網（站）點，通過接入網點連接終端網點（企業或個人用戶）提供服務；一般來說，是一個4個層級的網絡模型，而小型互聯網服務商則采用1-2層級的網絡模型。

2.2IPv6地址結構

為了便于路由匯聚和簡化網絡管理，配置，變更和擴展的工作量，IPv6采用層次化、結構化的地址規劃，一般來說，按RFC3177的原則，把128位的IPv6地址分為一個64位的網絡標識符和一個64位的節點（主機）標識符，節點（主機）標識符通常根據物理地址自動生成，叫做EUI-64（或者64-位擴展唯一標識）；64位的網絡標識符又進一步分為全球網絡標識符和本地子網標識符，通常全球網絡標識符占用48位和本地子網標識符占有16位，如下圖所示：

圖1.IPv6地址結構（RFC3513，RFC3177）

按照上圖的原則，終端網點（企業或個人用戶，見附錄的定義）分配一段/48的IPv6地址，最終連接主機/PDA設備的子網分配1段/64的IPv6地址，假設互聯網服務商自己分配到的IPv6地址段是/32，則該服務商有48-32=16位做自己服務網絡的網點

圖２.IPv6地址結構

65，536個網點節點數量上是很大，但如果再考慮以上所述的層次化設計，服務商有16位做自己服務網絡的網點標識，如果要結構化地把這16位用于上面所述的4層（區域、骨干節點、接入網點、終端網點）網絡模型，平均每個層級可以占用4位（注：本文描述的是一個通用的模型，因此采用平均分配的方式，實際設計應該根據每個層級預期的節點數量決定所占用的位數），這樣每個層的節點數就只可以允許16個，如下圖所示：

圖3.IPv6地址層次化結構

可見，對大型的全國性的互聯網服務商，如果網絡層次較多，一個/32的地址就相對不足。

當然，這主要還是根據網絡的層次和終端網點的地址分配策略來定，例如，如果上述終端網點分配從/48改為/56，互聯網服務商的網點標識就有56-32=24位，每個層級有6位可用，允許64個節點，這樣/32就相對足夠，同樣，如果網絡是2-3層結構的話，/32也相對足夠。

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，PDA等終端設備的子網

l/56分配給家庭用戶，小型辦公/家庭辦公（SOHO），遠程辦公分支機構

l/48分配給企業客戶

如下圖所示：

圖4.IPv6地址分配示例

根據以上分配策略，一個/32的IPv6地址塊，總共可以支持65，536個/48（216）終端用戶，或16777216個/56（224）終端用戶。

2.4主機密度比率（HD-Ratio）

上述終端用戶的估算是理論值，考慮到網絡設計的層次化、結構化原則，以及各區域發展不平衡的因素，再加上地址規劃需要考慮的冗余，實際上不可能把每個IP地址和子網都恰好用完，因此，IPv6地址規劃中用主機密度比率（HD-Ratio）來估算實際需要的地址量：

主機密度比率（HD-Ratio）=log2（實際分配的/56數量）/log2（可分配的/56數量）

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

主機密度比率（HD-Ratio）=log2（實際分配的/56數量）/log2（16777216）

其中，分配一個/48地址塊=分配256個/56地址塊（28，56-48=8，）。

一般IPv6地址規劃的主機密度比率（HD-Ratio）要求是0.94，因此各IP地址分配機構也是根據主機密度比率（HD-Ratio）是否達到0.94來衡量原有IPv6地址塊是否已經飽和，是否能申請更多的IP地址。

附錄有主機密度比率（HD-Ratio）達到0.94對應主機數量列表，以一個持有/32IPv6地址的互聯網服務商為例，要達到0.94的主機密度比率（HD-Ratio）：

如果該服務商的用戶都是分配/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

如果該服務商的用戶根據需求分配/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（主機密度比率）

2.5結論

根據以上推算，如果一個互聯網服務商主要客戶是企業型客戶，可主要分配/48的IPv6地址塊給客戶。若客戶網絡的子網數高于24，154，則建議考慮申請/31或以上的IPv6地址。

如果一個互聯網服務商主要客戶是個人/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，若客戶網絡的子網數高于6，183，533，建議考慮申請/31或以上的IPv6地址。

如果一個互聯網服務商的客戶有多種類型，可根據上述方法推算出/56的分配單位數量，再根據主機密度比率（HD-Ratio）估算所需要的IPv6地址量。

一般來說，建議客戶網絡的子網數達15萬以上的互聯網服務商對自己的網絡作上述評估，估算是否需要申請/31以上的IPv6地址。

3.IPv6地址申請

目前國內已有多個單位是亞太互聯網絡信息中心APNIC的成員單位。例如中國互聯網絡信息中心（CNNIC）、中國教育和科研計算機網（CERNET）、中國電信、中國聯通、中國移動、中國互聯網服務商聯盟（CNISP）等。國內需要IPv6地址的單位根據需求以及網絡連接情況等因素，均可向上述這些單位申請IPv6地址。

下面以通過向中國互聯網服務商聯盟（CNISP）的申請為例加以說明。

3.1/32申請

如前所述，用戶量在10萬以下的互聯網服務商，/32基本可以滿足需求，如果是CNISP的IP分配聯盟成員，可通過IPv6申請快速通道，免費申請一塊IPv6地址（默認大小;/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信息，就可以在幾個工作日內分配到IPv6地址。

3.2大于/32申請

因為/32的IPv6申請后，后續申請就要考查使用率，因為國內目前應用得少，IPv6地址量又很大，使用率很難達到要求，所以首次申請還是要規劃好一個合適的地址量，避免對網絡地址規劃造成困難；即使在若干年后使用率達到要求申請后續的IPv6地址，也有可能跟原來的/32是不連續的地址段，造成路由匯聚的困難。

對于用戶量在15萬以上的互聯網服務商，建議根據主機密度比率（HD-Ratio）對自己的網絡規劃作上述評估，估算是否需要申請/31以上的IPv6地址，若不需要，可通過快速通道申請，若需要，按大于/32申請。

對于用戶量達620萬以上的大型互聯網服務商，建議申請/31以上的IPv6

申請/31以上的IPv6地址，需要提交以下材料：1或2

1.IPv6網絡規劃：

-IPv6實施模式（tunneling，dualstack等）

-IPv6服務模式（IDC主機托管、互聯網接入等）

-IPv6的網絡規劃，體現需要很大的IPv6地址量，

-IPv6網絡設備列表

-網絡拓撲

或者

2.IPv4網絡情況和向IPv6過渡的計劃

-目前IPv4的網絡結構和客戶規模，通過IPv6提供現有服務的計劃，2年內轉移現有IPv4用戶到IPv6的計劃，

-現有IPv4網絡拓撲圖

-現有IPv4網絡設備信息

IPv6網絡新應用展望

IPv6具有幾乎無限的地址空間、自動識別配置機制，能對每個終端、每個感應器、每個家電、每個生產流程，都進行IP全球化管理。

IPv6與移動通信的結合將為目前的互聯網開拓一個新的領域——移動互聯網，移動互聯網上有許多新型而精彩的服務，IPv6將是實現這些服務的關鍵。

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，可以實時采集大氣、水文等各種環境監測數據以及地震監測數據，實現高效的監控和管理。

此外，在不遠的未來，家電廠商們將開發出新一代的信息家電，除了計算機之外，還可給電視機、冰箱、微波爐、空調、洗衣機等家用電器分配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、冰箱等……

IPv6的優勢將在具體應用中得到越來越突出的顯現。

附錄

名詞解析

終端網點：指通過互聯網服務商使用互聯網的用戶網點，包括企業，家庭辦公用戶，遠程分支機構用戶和個人用戶。

地址表達方式，/32

由于IPv6地址被分成兩個部分—網絡標識符和接口標識符，因此可以按照類似CIDR地址的方式被表示為一個攜帶額外數值的地址，其中指出了地址中有多少位是掩碼，即，IPv6節點地址中指出了前綴長度，例如：/32表示這個地址塊的前綴長度為32位，對應IPv6地址量為296（128-32=96）。

主機密度比率（HD-Ratio）達到0.94對應主機數量列表

主機密度比率（HD-Ratio）=log2（實際分配的/56數量）/log2（可分配的/56數量）

其中，分配一個/48地址塊=分配256個/56地址塊（28，56-48=8，）。

以上述/32的地址塊為例，

可分配的/56數量=2（56-32）=224=16777216

主機密度比率（HD-Ratio）=log2（實際分配的/56數量）/log2（16777216）（以/56分配）

主機密度比率（HD-Ratio）=log2（實際分配的/48數量*256）/log2（16777216）（以/48分配）

P可分配/56數量HD=0.94對應/56數量可分配/48數量HD=0.94對應/48數量使用率（%）

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