近年來(lái)基于的因特網(wǎng)得到了蓬勃發(fā)展。無(wú)論是網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍與網(wǎng)絡(luò)容量，還是網(wǎng)民數(shù)量與業(yè)務(wù)類(lèi)型都在飛速增長(zhǎng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)和有線(xiàn)電視網(wǎng)三網(wǎng)正在走向融合的基于IP技術(shù)的下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)。在IP技術(shù)得到歷史、現(xiàn)在和未來(lái)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)者青睞和追棒的同時(shí)，必須清醒地認(rèn)識(shí)到IPv4技術(shù)本身還存在諸多不完善的地方。服務(wù)質(zhì)量(QoS)、安全性以及地址短缺等問(wèn)題是IPv4網(wǎng)絡(luò)目前所面臨的一些關(guān)鍵問(wèn)題，這些可能“致命”的缺點(diǎn)正在阻礙著IP技術(shù)和業(yè)務(wù)的進(jìn)一步普及和應(yīng)用。本文討論地址短缺問(wèn)題的解決方案，目前大致有兩類(lèi)：

“開(kāi)源”，即使用地址長(zhǎng)度更大的下一代IP協(xié)議——IPv6，這是一種中長(zhǎng)期的解決方案;

(2)“節(jié)流”，即盡量提高對(duì)現(xiàn)有IPv4地址資源的利用率，比如使用私有復(fù)用加各種網(wǎng)絡(luò)地址(端口)翻譯的技術(shù)，是一些中短期解決方案。

提高地址利用率

這里首先介紹“節(jié)流”技術(shù)。目前已經(jīng)提出了的或者已經(jīng)使用的提高IPv4地址利用率的方法有：

◆地址回收：IP標(biāo)準(zhǔn)化組織因特網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)已發(fā)出號(hào)召，希望那些早年分配得到了“過(guò)量”地址的機(jī)構(gòu)和組織，能夠歸還他們不大可能用得上的地址資源，但目前看來(lái)收效甚微。

◆更嚴(yán)格的地址分配策略：以前因特網(wǎng)地址名字分配(IANA)機(jī)構(gòu)的地址分配策略是按照“預(yù)期最大規(guī)模”分配地址中間，而現(xiàn)在為了降低IP地址的分配速率，已經(jīng)將策略改成了“目前需要規(guī)模”。

◆無(wú)類(lèi)域間路由(CIDR)：隨著B(niǎo)類(lèi)地址接近耗盡，利用CIDR技術(shù)，打破地址類(lèi)型(如A類(lèi)、B類(lèi)和C類(lèi))的劃分，采用多個(gè)連續(xù)C類(lèi)地址做聚合進(jìn)行分配。CIDR技術(shù)的采用使得Internet路由表的增長(zhǎng)速度近年來(lái)有所減緩。

◆撥號(hào)接入：用戶(hù)撥號(hào)接入時(shí)，利用點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議(PPP)和動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議()為其按需動(dòng)態(tài)分配IP地址，實(shí)現(xiàn)地址復(fù)用。

◆可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼(VLSM)：通過(guò)把一個(gè)企業(yè)的企業(yè)網(wǎng)(Intranet)劃分成不同規(guī)模的子網(wǎng)，提高地址空間的利用率。

◆私有地址加網(wǎng)絡(luò)地址翻譯：在企業(yè)網(wǎng)內(nèi)使用“私有”的IP地址，不同企業(yè)網(wǎng)之間的地址可以重用。當(dāng)在私有地址網(wǎng)絡(luò)中的用戶(hù)與Internet通信時(shí)，二者之間必須做網(wǎng)絡(luò)地址翻譯，因?yàn)槠髽I(yè)網(wǎng)所使用的編址與Internet的編址不在一個(gè)統(tǒng)一的地址空間內(nèi)。IETF規(guī)定的私有地址的范圍為10/8，172.16/12，192.168/16三段(RFC 1918)。這是目前使用最多的，也是效率最高的一種解決地址短缺的問(wèn)題的方法。當(dāng)然企業(yè)只所以選擇使用RFC 1918規(guī)定的私有地址，有時(shí)也不僅僅是因?yàn)榈刂窂?fù)用的原因，還有安全，控制等其它方面的考慮。

NAT存在的問(wèn)題

當(dāng)企業(yè)網(wǎng)使用私有IPv4編址時(shí)，與Internet的編址(公有IPv4)不在一個(gè)統(tǒng)一的地址空間內(nèi)。因此，當(dāng)這些網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備與Internet通信時(shí)，就必須在網(wǎng)絡(luò)的邊界處進(jìn)行地址翻譯，典型的翻譯技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)地址翻譯(NAT)和網(wǎng)絡(luò)地址端口翻譯(NAPT)兩類(lèi)，以下統(tǒng)稱(chēng)為NAT。“節(jié)流技術(shù)”NAT存在的主要技術(shù)限制有[RFC 2993]：

◆當(dāng)企業(yè)網(wǎng)與其它網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)，NAT會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)性能，降低網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

◆破壞了原來(lái)的Internet端到端的設(shè)計(jì)理念(端到端的透明性)，只適用于客戶(hù)/服務(wù)器模型的應(yīng)用，不適用于Peer-to-Peer(P2P)的應(yīng)用模型。如在這種模型下，PUSH業(yè)務(wù)的推廣就很受限制。

◆在維護(hù)連接狀態(tài)和動(dòng)態(tài)映射信息的設(shè)備中，有可能會(huì)產(chǎn)生單點(diǎn)故障。

◆使得增加企業(yè)網(wǎng)站點(diǎn)與Internet連接可靠性的多宿主(Multi-home)技術(shù)更加復(fù)雜。

◆阻礙了在網(wǎng)絡(luò)層提供安全服務(wù)。

◆當(dāng)企業(yè)網(wǎng)需要與其它專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)融合時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)地址沖突(重疊)問(wèn)題。

◆NAPT和特定域IP(Realm Specific ip,rsip)增加了運(yùn)營(yíng)的復(fù)雜性。

◆使得版本3的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMPv3)的認(rèn)證機(jī)制更為復(fù)雜和甚至無(wú)效。

◆很多高層應(yīng)用協(xié)議與之不兼容[RFC 3027]。比如有些應(yīng)用(IPSec，Kerberos/5等)無(wú)法穿越NAT，而有些(如FTP，H.323，SIP，SMTP，RSVP，DNS，SNMP等)則需要借助應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)(ALG)才能夠?qū)崿F(xiàn)。而當(dāng)借助ALG枝術(shù)時(shí)，每出現(xiàn)一種新應(yīng)用就必須在NAT上考慮增加對(duì)該應(yīng)用的支持，違反了IP技術(shù)獨(dú)立于高層應(yīng)用的思想。