此前，APNIC首席科學家傑夫·休斯頓（Geoff Huston）發文回顧了2022年全球IP位址發展情況，分析了2022年IPv4和IPv6的部署現狀，并對未來網際網路的發展形勢作出判斷。本期将刊登第二部分，繼續回顧2022年IPv4位址轉移情況，以及IPv4位址租賃狀況。
01
位址轉移是否會讓位址空間碎片化？
下一個問題是，位址轉移過程是否會讓較大的位址塊被拆分成多個連續的小位址塊？從2012年到2023年初，RIR（區域網際網路注冊機構）登記了38,696次轉移交易，其中，9,963次交易中轉移的位址塊小于原始配置設定的位址塊，約26%的交易将原始配置設定的位址塊進行了分割。
這9,963次位址轉移操作基于5,047次原始配置設定完成。平均而言，一次原始配置設定的位址會被分割成兩個較小的位址塊。這些資料意味着位址塊會因位址轉移而被分割，但嚴格來講這不是一個主要問題。截至2021年底，RIR完成了236,502次位址配置設定，而9,963次位址轉移引入的位址片段約占所有已配置設定位址字首總數的4.2%。
02
位址的轉入和轉出
下一個問題涉及位址的跨國轉移。表1展示了2021年發起轉移位址數量最多的十個經濟體（不計轉移目的地數量），表2展示了十大轉移接收方，表3展示了規模最大的跨國位址轉移交易。這些資料表均是根據RIR公布的2021年位址轉移資料繪制的。
表1 2021年發起IPv4位址轉移的十大經濟體
表2 2021年接收IPv4位址轉移的十大經濟體
表3 2022年規模Top7的跨經濟體IPv4位址轉移交易
這種資料收集中存在許多注意事項，特别是當其與經濟體地理位置的确切含義有關時。即使我們使用RIR登記記錄中的國家/地區代碼資訊，也可能得到各種不同的含義。
一些RIR采用的原則是，記錄的國家/地區代碼對應于位址持有人相關實體總部的實際位置，而不考慮在網際網路中使用位址的區域設定。其他RIR允許持有人更新該地理位置資訊，以比對持有人使用這些位址的預期區域設定。通常而言無法确認持有人聲明的位置是否準确，是以這些自主管理的記錄反映的是位址的實際位置還是一些便利位置有時不得而知。
不同地理定位服務（如常用的服務Maxmind）存在類似的定位挑戰。這些服務通常希望将一個位址與一個實際的地理位置關聯起來。有時這個目标很難實作，例如在VPN中使用隧道時，應當标記隧道入口還是出口的位置？地理定位服務的許多細微差别反映了處理VPN的挑戰和這些定位服務的應對方式。
還有一個問題是基于雲的服務。當雲服務使用任播（anycast）時，位址可以同時位于許多地理位置。在使用傳統單點傳播（unicast）的情況下，所使用的位址可能在雲計算服務的各個節點之間流動，通過位址配置設定的方式來滿足服務的需求。最重要的是，這些位置清單是近似值，而不是位置的精确訓示。
考慮到這一點，現在讓我們看看2022年轉移位址的發出方與接收方，其中位址的來源和目的地可能屬于不同的經濟體。
2022年的轉移日志包含3,722個經濟體内部位址轉移，共涉及29,097,664個位址。按位址量計算，法國、德國和俄羅斯的國内轉移活動最多。大約1,612次交易涉及跨經濟體轉移，共涉及14,011,136個位址。
關于轉讓資料有一個重要問題是，是否所有已經發生的位址轉讓操作都已經記錄在登記系統中？因為轉讓登記需要符合各種政策，可能隻有部分轉讓行為會被記錄下來，而這種資料缺失現象可能難以被發現，特别是轉讓行為被描述為租賃或其他臨時操作，以及各方同意對轉讓細節進行保密的情況。
也許可以為每個時期的位址轉移規模設定一個上限，一個可行的上限選擇方案是通過路由系統分析，通過比較年初和年末的路由穩定狀态來檢視2022年公布的位址（表4）。
表4 2022年IPv4 BGP（邊界網關協定）變化情況
雖然2022年全年增加了35,251個路由表項，但在過程中稍微有些變化。年初宣告的字首中大約77,409個在年中被删除，而年底宣告的112,660個字首在年初時并未宣告。
當然，還有很多臨時字首可能在這一年中出現并被撤銷，但在這裡我們比較的是（年初與年末）兩次快照，而不是看每次更新資訊。還有23,100個字首變更了它們的自治域編号（ASN），這表明相關字首的網絡位置發生了某種形式的變化。
如果我們分析從單個觀測點（AS131072）看到的2022年BGP完整更新集合，可以擷取更多短期位址字首集合。2022年全年總共觀察到1,129,657個不同的字首，這意味着與年初的初始集合相比，某個時間點可觀測到222,421個額外的字首。
我們可以将2022年的字首變化情況與2021~2022兩年期間的傳輸日志進行比較，表5展示了路由數量與這兩年轉移記錄的比較結果。
表5 2022年路由變更次數與2021~2022年間
位址轉移次數比較
從年初到年底，約有3%~7%已宣告位址的變化反映的是RIR位址轉移日志中記錄的變化，而無法反映未記錄的位址轉移。導緻位址字首宣告變化的原因有很多，變更位址的管理者隻是其中一個，然而它的确為2022年的位址轉移行為建立了上限，其中一些行為與轉移位址塊的管理控制權有關，而這種情況未被記錄在轉移日志中。
最終，我們可以對2022年增加、删除和重新确定歸屬的位址進行年限分析，并與路由表中IPv4位址的總體年限進行比較。就2022年增加的位址而言，與平均狀況不同，它們更多是“老”位址，所有公布的位址中有20%是在30多年前配置設定的。
随着IPv4進入其（配置設定的）最終階段，我們現在也許可以對IPv4位址的整體分布進行評估，并看看這些位址的最終歸屬。表6顯示了擁有最大IPv4位址池的10個經濟體。然而，我必須指出，位址注冊中的國家代碼隻能反映位址持有人所在經濟體（公司所在地），而不一定是位址被部署的位置。
表6 每個經濟體的IP位址池（Top 10）
如果我們将位址池（規模）除以每個經濟體的現有人口（數量），則可以得出人均位址數。全球共有36.9億個已配置設定的位址，而全球人口約為80億，是以人均IPv4位址約為0.46個（表7）。
表7 按人均持有量排序的IPv4位址池（Top 10）
03
IPv4位址租賃
首先需要注意的是，位址市場包括租賃和銷售兩種方式。對于需要IPv4位址的實體來說，選擇直接從現有位址持有者手中購買還是選擇在特定時間段内租賃并在租賃期滿時返還位址，取決于市場資訊和預期使用場景等因素。這是市場經濟中的一個常見問題，有很多成熟的解決方案。
如果買方認為交易市場将長期存在，交易商品供應有限，而對這些商品的需求卻在增加，那麼市場就可能導緻交易價格不斷上漲，這就是商品稀缺性溢價的結果。供需關系的平衡是影響交易商品稀缺性溢價的一個因素。随着時間的推移，供不應求的商品會變得越來越昂貴，商品持有人可以看到商品價值上漲，而承租人則無法預見到。
如果買方認為市場壽命很短，而且對商品的需求會很快消失，那麼租賃貨物是有意義的，因為當市場崩潰時，承租人無需留下沒有價值的資産。
另一方面，商品稀缺性還會産生其他一些影響，其中之一是替代商品的定價。在某些時候，原有商品的價格會上升到讓替代商品更有吸引力的程度，即使替代商品的生産或使用成本較高。實際上，替代品的價格為原來的稀缺商品設定了價格上限。
一些評論家認為，IPv4的價格上漲從經濟上促進了IPv6的部署，事實可能确實如此。然而，還有其他潛在的替代品也被使用，最明顯的是NAT（網絡位址轉換）。雖然NAT不能完全消除對IPv4的需求壓力，但它們可以在很大程度上提高IPv4位址的使用率。NAT允許同一位址在不同時間被多個使用者使用，共享一個NAT位址池的客戶群規模越大，可實作的複用能力就越強。
評估IPv4位址市場的持續時間實際上涉及判斷IPv4和NAT的持久性，以及需要多長時間才能充分部署純IPv6（IPv6-only）的服務。當所有主機和網絡都能通過IPv6提供服務時，需要依賴IPv4的壓力會出現轉折點，此時純IPv6的主體将把剩餘的IPv4資源放入市場，因為他們不再需要這些資源。這在一定程度上會引起市場恐慌，因為IPv4持有者手中的位址資源可能會變得無價值，是以在市場中仍有買家的情況下，持有者面臨着出售IPv4資産的壓力。
雖然大量僅支援IPv4的主機和網絡會阻礙向IPv6的過渡，并增加稀缺性壓力，但如果稀缺性壓力過大，采用純IPv6的動力将會增加，進而使IPv6加速普及并占據市場主導地位。到那時，IPv4位址市場将迅速崩潰。
*本文刊發于《中國教育網絡》2023年5月刊
來源：APNIC
作者：Geoff Huston
翻譯：張明明
責編：項陽
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