W ciągu ostatnich dziesięciu lat z puli wolnych adresów IPv4 wykorzystaliśmy 1,9 miliarda. Do przydzielenia pozostało jeszcze 700 milionów, więc perspektywa całkowitego ich wyczerpania jest coraz bliższa. Prawdopodobnie nastąpi to w 2012 roku, co powinno w końcu skłonić operatorów do wdrożenia protokołu IPv6.
Obecnie w użyciu są ok. 3 miliardy adresów IPv4, co oznacza zaadresowanie ponad 80% ogólnej puli adresów IPv4, które mogą być wykorzystane (część puli adresowej IPv4 jest zarezerwowana do specjalnych celów, np. transmisji multicast).
Przestrzenią adresową IPv4 zarządza organizacja IANA (Internet Assigned Numbers Authority), będąca częścią ICANN (Internet Corporation for Names and Numbers). IANA przydziela bloki 16 777 216 adresów (tzw. /8) pięciu regionalnym organizacjom RIR. Te z kolei z otrzymanych pul przyznają mniejsze bloki adresów operatorom sieciowym (ISP) oraz rzadko dużym użytkownikom końcowym, np. największym korporacjom.
W 2008 roku IANA miała w nieprzydzielonej puli 34 bloki /8, natomiast operatorzy sieciowi dysponowali dodatkowymi 370 milionami wolnych adresów IPv4. Wprawdzie w 2009 roku IANA przydzieliła tylko osiem kolejnych bloków /8, ale w tym czasie „zapasy” operatorów skurczyły się o dodatkowe 5 bloków /8. To oznacza, że w 2009 roku wykorzystano 13 bloków /8, czyli nieco ponad 203 miliony adresów IPv4. To pierwszy rok od 18 lat, w którym przydzielono ponad 200 milionów adresów IPv4.
Warto wyjaśnić, że przed 1993 rokiem liczba przydzielonych adresów była znacznie większa, ponieważ wtedy można było przydzielać tylko klasy adresów: A (16,78 miliona adresów), B (65 536 adresów) oraz C (256 adresów). Wynikało to z technicznych ograniczeń protokołów routingu. W 1993 rozszerzono system routingu o mechanizm CIDR (Classless InterDomain Routing), który pozwolił bardziej precyzyjnie przydzielać adresy IP na bazie masek podsieci o zmiennej długości.
Żywotność IPv4 znacznie wydłużyło też wprowadzenie translacji adresów sieciowych (NAT), która umożliwiła współdzielenie przez wiele urządzeń sieciowych jednego, publicznego adresu IP. Dzięki temu adresy IPv4 nie wyczerpały się w 2005 roku, jak przewidywano przed opracowaniem NAT.
Problem, z którym borykano się przed 1993 rokiem, obrazowo pokazuje przypadek Uniwersytetu Stanforda, który w swoim czasie miał przydzielonych więcej adresów IP niż Chiny. Uniwersytet dysponował całą siecią klasy A o adresie 36.0.0.0/8, co dawało dwukrotnie więcej adresów, niż Chiny, które miały wtedy do dyspozycji zaledwie 8 milionów adresów. To już oczywiście przeszłość. W 2009 roku Chiny miały ponad 180 milionów adresów IPv4, w 2010 roku prawdopodobnie będą miały ich więcej o 25%. Jedynie USA dysponują obecnie większą liczbą adresów IPv4 (mają ponad 50% wszystkich przydzielonych adresów IPv4).
Perspektywy
Co to oznacza na przyszłość? W 2010 roku raczej nie wydarzy się nic istotnego, szczególnie z punktu widzenia użytkowników końcowych, bo operatorzy sieciowej coraz uważniej przyglądają się sytuacji i przygotowują się do wdrożenia IPv4. Jeśli utrzyma się dotychczasowe tempo przydzielania adresów, a wiele wskazuje na to, że powinno jeszcze przyspieszyć, to w końcu 2011 roku IANA przydzieli regionalnym organizacjom RIR ostatnie wolne bloki /8. Między IANA, a lokalnymi organizacjami RIR jest porozumienie mówiące, że gdy zostanie tylko pięć wolnych bloków /8, każdy RIR otrzyma po jednym bloku.
Mimo solidarnego stanowiska, poszczególne organizacje RIR znajdą się w różnych sytuacjach. W Afryce AfriNIC przydziela adresy IP w tempie wręcz ślimaczym w porównaniu z innymi regionami, więc mógłby kontynuować swoją działalność jeszcze przez wiele lat bez przechodzenia na IPv6 (chyba że Afryka również zacznie się szybciej rozwijać). W dość komfortowej sytuacji jest również Ameryka Południowa. Pozostałe trzy organizacje w ciągu 1-2 lat od wyczerpania się adresów w IANA rozdzielą wśród operatorów sieciowych swoje pule adresów IPv4, wliczając w to adresy odzyskane z nieużywanych bloków legacy. Od tego momentu nie da się już kontynuować przydzielania adresów IPv4 na dotychczasowych zasadach.
Organizacje RIR utrzymują zapas wolnych adresów IPv4 na 9 miesięcy. Gdy schodzą poniżej tego poziomu, zamawiają u IANA kolejne dwa bloki /8, a APNIC zamawia od razu 4 bloki /8, ponieważ musi je przydzielać Chinom, w których Internet rozwija się gwałtownie.
Trudno dokładnie przewidzieć, kiedy nastąpi wyczerpanie adresów IPv4, ponieważ IANA i lokalne organizacje RIR podejmują, m.in. działania związane z odzyskiwaniem przydzielonych, a nie wykorzystywanych bloków adresów IPv4 (tzw. bloki legacy). Można się również spodziewać handlu adresami IPv4 na wolnym rynku, np. pomiędzy operatorami.
Są aż 92 bloki /8 legacy. Są to bloki adresów IPv4, które przydzielono bezpośrednio rządowi USA (10 bloków /8), dużym korporacjom, jak IBM, Apple, DEC, HP oraz MIT, oraz mniejsze bloki /16, które przydzielano uniwersytetem i organizacjom. Te bloki adresów są często wykorzystane w niewielkim stopniu, dlatego podejmowane są próby ich odzyskania.
Dobra wiadomość jest taka, że przestrzeń adresowa IPv6 jest niewyobrażalnie większa, niż IPv4. W najbliższych latach będziemy obserwować stopniową migrację Internetu w kierunku adresów IPv6. Dotychczasowa, niewielka popularność tego protokołu wynika z faktu, że operatorzy sieciowi nie widzą w IPv6 korzyści biznesowych, natomiast jego wdrożenie wiąże się z kosztami. Sytuacja zmieni się, gdy ISP zaczną mieć trudności z pozyskiwaniem wolnych adresów IPv4 w celu przyłączania nowych klientów.
Polityka przydzielania adresów
Organizacje RIR zapowiadają, że będą kontynuować przydzielanie adresów IPv4 tak długo, jak będą wolne bloki. Jednak reguły alokacji adresów są definiowane przez społeczność tworzoną przez członków tych organizacji, co każe spodziewać się zaostrzenia reguł.
Przykładowo, 80% przestrzeni adresowej zostało przydzielone zaledwie jednemu procentowi członków ARIN. Dlatego z punktu widzenia pozostałych 99% członków ma sens wprowadzenie polityki ograniczającej przydzielanie adresów dużym dostawcom Internetu szerokopasmowego czy bezprzewodowego. To pozwoliłoby o lata przedłużyć proces przydzielania adresów IPv4, jednak ograniczyłoby możliwości rozwoju dużych sieci operatorskich.
Widać już pierwsze objawy zaostrzania polityki. Organizacje RIR zaczęły sprawdzać, czy przydzielone dotychczas bloki adresów IPv4 są wykorzystywane zgodnie z regułami. Jeśli nie, dany operator nie otrzyma nowych adresów.
Możemy więc znaleźć się w sytuacji, w której wciąż będą wolne bloki adresów IPv4, ale będzie je bardzo ciężko uzyskać. Niektórzy twierdzą, że już tak jest, ponieważ duzi operatorzy telekomunikacyjni używają publicznej przestrzeni adresowej IPv4 do uruchamiania nowych usług bez zatroszczenia się, czy ta przestrzeń adresowa oferuje wystarczają liczbę adresów IP dla użytkowników tych usług.
Potencjalnie możliwa jest sytuacja, w której adresy IPv4 będą przydzielane wyłącznie dostawcom usług internetowych. Natomiast duże bloki adresów IPv6 będą wykorzystywane przez ISP, którzy potrzebują ich do przyłączania nowych klientów. W tym scenariuszu usługi mogłyby być prawdopodobnie w nieskończoność świadczone na adresach IPv4.
Handel adresami
Pojawiają się głosy, że wprowadzenie wolnego handlu adresami IPv4 może rozwiązać problem wyczerpywania się ich wolnej puli. Przykładowo, rząd USA ma ponad 150 milionów adresów IPv4, a HP ma ich około 33 milionów. Pomijając kwestię, czy podmioty dysponujące dużymi ilościami adresów IP zasługują na taką okazję łatwego zarobku, wydaje się, że nie jest to rozwiązanie problemu. W przypadku firm potrzebujących kilku czy kilkunastu adresów IP dla serwerów w swojej serwerowni wydatek rzędu 10 czy nawet 100 złotych za adres nie będzie problemem. Inaczej duzi operatorzy – ci nigdy nie zdecydują się na taki kroki. Z kolei firmy, jak HP czy DEC, przed sprzedażą swoich bloków adresów musiałyby przeprowadzić wewnętrzny audyt, czy ich firewalle mają zaimplementowane reguły dotyczące danych adresów. W efekcie cena adresów musiałaby pokryć koszty audytu.
IPv6 jeszcze nie dla użytkowników
Chcąc, nie chcąc, duzi ISP będą musieli wkrótce zaprzestać przydzielania publicznych adresów IPv4. Przydzielanie adresów IPv6 klientem jeszcze nie wchodzi w grę, ponieważ większość usług wciąż jest dostępna tylko w przestrzeni IPv4, a wiele urządzeń podłączanych do Internetu, jak telefony VoIP czy kamerki, nie obsługuje IPv6. Dlatego operatorzy sieciowi będą przedłużać żywotność IPv4, wdrażając NAT. Producenci, jak Cisco, już wyposażają swoje routery w mechanizmy Carrier Grade NAT (CGN).
Czy jest to dobre rozwiązanie dla dotychczasowych użytkowników IPv4? To zależy. Niektórzy operatorzy mogą część adresów przydzielonych wcześniej użytkownikom wykorzystać do działania CGN. Aplikacje klient-serwer, jak przeglądarka WWW czy poczta elektroniczna, będą działać poprawnie zarówno przez Carrier Grage NAT, jak i translację IPv6-to-IPv4. Inaczej jest z aplikacjami VoIP czy P2P, które mogą szwankować. Trudno przewidzieć, czy operatorzy zatroszczą się, żeby takie problemy nie wystąpiły. Nawet użytkownicy, którzy wciąż będą korzystać z publicznych adresów IPv4, odczują trudności związane z nawiązywanie połączeń z coraz większą liczbą użytkowników znajdujących się za NAT’em.
