每个ip地址由什么组成
IP地址和AS 号码的分配和现状
CNNIC注册服务部IP组
罗彦
一、基本概念
1． IP地址 
（1）概念
    连在某个网络上的两台计算机之间在相互通信时，在它们所传送的数据包里都会含有某些附加信息，这些附加信息就是发送数据的计算机的地址和接受数据的计算机的地址。当网络中存在以IP协议为基础的通信时，这些发送和接受数据的地址就是IP地址。
（2）基本地址格式 
    现在的IP网络使用32位地址，以点分十进制表示，如172.16.0.0。地址格式为：IP地址=网络地址＋主机地址 或 IP地址=主机地址＋子网地址＋主机地址。 
（3）IP地址类型
    最初设计互联网络时，为了便于寻址和层次化的构造网络，每个IP地址包括两个标识码（ID），即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都用同一个网络ID，网络上的一个主机（包括网络上工作站，服务器和路由器等）有一个主机ID与其对应。IP地址根据网络ID的不同分为5种类型，A类地址，B类地址，C类地址，D类地址和E类地址。
1）A类IP地址
  一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是"0"， 地址范围从1.0.0.0 到126.0.0.0。可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1亿多个主机。 
2） B类IP地址
  一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是"10"，地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16,382个，每个网络能容纳6万多个主机 。
  3）C类IP地址
  一个C类地址是由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是"110"。范围从192.0.0.0 - 223.255.255.255 C类网络达209万余个，每个网络能容纳254个主机。
  4）D类地址用于多点广播（Multicast）。
  D类地址第一个字节以"lll0"开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。
5）E类地址
  以"llll0"开始，为将来使用保留。
全零（"0．0．0．0"）地址对应于当前主机。全"1"的IP地址（"255．255．255．255"）是当前子网的广播地址。
（4）公有IP地址和私有IP地址
    IP地址依照用途和安全性级别的不同分为公用IP地址和私有IP地址两种，公有地址在Internet中使用，是由Internet权力机构（亚太区为APNIC、中国为CNNIC）统一分配的，目的是为了保证网络地址的全球唯一性。私有地址不可以在公网上使用，因为本网络中的保留地址同样也可能被其他网络使用，如果进行网络互连，那么寻路由时就会因为地址的不唯一而出现问题。但是这些使用保留地址的网络可以通过将本网络内的保留地址翻译转换成公共地址的方式实现与外部网络的互连。这也是保证网络安全的重要方法之一。
在IP地址的主要三种类型里，各保留了三个区域作为私有地址，其地址范围如下： 
A类地址：10.0.0.0～10.255.255.255 
B类地址：172.16.0.0～172.31.255.255 
C类地址：192.168.0.0～192.168.255.255 
2． AS号码
    Internet是一个非常大的网络,为了使Internet保持连通性，需要动态路由协议保证路由信息的正确交换。RIP、OSPF、IGRP、EIGRP以及ISIS等内部网关协议（IGP）在技术上无法将整个Internet划分为独立的、不同的管理区域。外部网关协议（EGP）的创建是为了控制路由表的扩展以及通过把Internet划分成独立的管理区以便为Internet提供更加结构化的模式，这些具有自己独立的选路策略的管理区称为自治系统（AS）。
    通过把世界划分成管理机构，我们就能够拥有一个被分成小的、更易管理的网络的大型网络Internet。这些小网络就称为AS（自治系统），一个AS有它自己的一套规则和策略，能够把自己和其他AS唯一地区别开来。每个AS运行自己的一套IGP（内部网关协议），与其他AS中的IGP无关。各AS之间通过EGP（外部网关协议）来交换选路信息，从而确保整个Internet的互通。
    BGP是外部网关协议的一种，用来在AS之间传递选路信息。基于在BGP相邻体之间交换的信息，BGP构造出一个自治系统图。在BGP看来，整个Internet就是一个AS图，每个AS用AS号码来区别。
    AS号码，即自治系统号码，是用来标识在BGP协议（边界网关协议）中使用的独立的自治系统的号码，这个号码是全球唯一的，同样需要互联网络权力机构分配，APNIC和CNNIC都可以分配AS号码。CNNIC目前可以为已有或者计划在三个月内与两家以上的ISP运行BGP协议的单位分配AS号码。
二、 分配与管理
1． IP地址和AS号码的分配及意义
    全球唯一的IP地址和AS号码的分配由互联网络权利机构执行，是逐级进行的，目前ICANN (The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)是负责对全球Internet上的IP地址进行统一编号分配的机构。ICANN将部分IP地址分配给地区级的Internet注册机构 (Regional Internet Registry)，然后由这些RIR负责该地区的登记注册服务。现在全球一共有3个RIR即ARIN，RIPE和APNIC。 ARIN主要负责北美地区业务，RIPE主要负责欧洲地区业务，亚太地区国家的IP地址和AS号码分配则由APNIC管理。在RIR之下还可以存在一些 IR, 如 国家级IR (NIR), 普通地区级IR (LIR)。这些IR 都可以从APNIC那里得到 Internet地址及号码, 并可以向其各自的下级进行分配，CNNIC就是中国的国家级IR，可以对中国大陆的IP地址和AS号码进行分配和管理。
    IP地址，AS号码等互联网络的基本资源，是构成互联网络并使网络互联成为可能的基础，在网络的结构中有着重要的作用，同时从这些资源的分布情况上，也可以看出一个ISP乃至一个国家互联网络发展的概况。
2． IP地址使用的问题及解决的方式 
    在网络发展的初期，Internet设计者们这样划分IP地址的类型并没有充分预料到今天互联网络日新月异的发展和日益庞大的规模，根据地址的三种主要类型来分配地址已经造成了互联网络地址资源的严重浪费，A类地址已经被分配完了，接下来B类地址也很快就会耗尽，现在正在进行C类网络地址的分配，但是由此也带来了一个问题，路由表在IP地址分配基本单位逐渐减小的情况下，正在变的越来越大。
    为了更高效的利用没有使用的Ipv4地址，首先引入了子网掩码，在IP地址上使用一个子网掩码（subnet mask）就可以定义一个子网。如果掩码位是1，那么对应此掩码位的IP地址位就属于网络地址部分，反之，如果掩码位是0，那么对应此掩码位的IP地址位就属于主机地址部分，VLSM（Variable Length Subnet Mask, 可变长子网掩码）的引入，使网络位由固定的三种变成了可以任意改变，从而部分地解决了原来必须使用固定的子网掩码所造成的地址空间的浪费。
    1992年CIDR的引入意味着在路由表层次的网络"类"的概念已经被取消，代之以"网络前缀"的概念。CIDR是Classless Inter Domain Routing 的缩写, 意为无类别的域间路由。"无类"的意思是现在的路由策略是基于整个32位IP地址的掩码操作。而不管其IP地址是A类、B类或是C类，都没有什么区别，这样使多个连续的C类地址或者B类地址可以组合使用，比如多个C类地址可以组合成一个B类地址，这样就突破了地址必须按照有类地址的三种基本单位划分的局限，事实证明CIDR的使用已经在一定程度上减慢了地址的使用速度。
    目前CNNIC的地址分配的最小单位是/20，其大小等于传统意义上的16个C类地址，这样的最小分配范围的决定是综合考虑到即要满足ISP网络规模的需求，又要节约不多的IPv4地址资源，还要考虑尽量减轻路由器负担的结果。
    任何解决目前IPv4地址紧张的努力都不过是尽量节约剩下的为数不多的Ipv4地址，而解决问题的根本出路还是尽快的推广下一代互联网络IP协议：IPv6协议，IPv6协议提供巨大的地址空间（128比特），地址总数达到2128个，理论上这一规模能够对地球表面的每一平方米提供6.65′1023个网络地址。由于IPV6的地址也需要分层运用，因此实际可用的总数要小得多，但保守的估计每平方米也有1600 个IP地址。
    目前CNNIC正在进行有关IPv6方面的实验工作，我们搭建的IPv6局域网和世界上6个国家运行IPv6的网络组织配置建立了多条隧道，并已经得到了/28的PTLA的IPv6地址：3FFE:8330::/28，需要进行IPV6实验的单位可以和我们联系 合作。
3．中国IP地址管理问题
    中国大陆的各家ISP可以自由选择从CNNIC或者APNIC申请可携带IP地址，目前大部分的ISP都是从CNNIC申请IP地址的，但是由于历史的原因（国内互联网络发展早期，中国没有成立统一的IP地址及AS号码资源管理单位，ISP都从APNIC申请地址），有一些ISP，例如中国电信，中国教育网等是直接从APNIC申请到的IPV4地址，他们的地址与CNNIC分配的地址相互独立。这种情况造成了现在中国的IP地址分布零散，统计也比较困难的局面，目前还没有一个全面的针对中国IP地址分布状况的统计，这也给有关领导部门也造成了统一管理的难度。
    同时，由于IPv4地址的日益缺乏，很多国内的ISP和其他单位虽然需要大量的IP地址以满足自身发展的需要，但是无法得到足够多的地址，在一定程度上不利于我国网络事业的发展，目前IPV6技术日益成熟，由于这种新的IP协议可以在目前提供足够大的地址空间，因此大力推动IPV6在中国的科研开发以及普及IPV6在ISP中的应用也是解决问题的一个切实可行的方法。
4． 其它亚洲国家（地区）IPV4地址管理办法
1）日本：
    JPNIC（日本互联网络信息中心）是日本的互联网络资源管理机构，也是APNIC的NIR之一，日本ISP的地址申请基本都是通过JPNIC来进行的。
2）韩国：
    KRNIC（韩国互联网络信息中心）是韩国的互联网络资源管理机构，APNIC的NIR之一，韩国ISP的地址申请都是通过KRNIC来进行的。
3）：
    TWNIC（财团法人台湾网路资讯中心）是台湾地区的互联网络资源管理机构，APNIC的NIR之一，台湾的ISP可以从TWNIC直接申请地址，目前也有部分台湾ISP直接从APNIC申请地址资源。
4）中国香港：
    在2002年4月之前香港没有独立的NIC，各个ISP都从APNIC直接申请地址，所以在APNIC的中小型成员中，香港的ISP为数众多，（截止2002年3月有小型成员82家，中型成员27家）。
三、 发展现状
1． 中国大陆IP地址，AS号码资源情况
图1 中国大陆IP地址，AS号码资源情况
    根据APNIC最新的数据统计，截止2002年4月4日，中国大陆地区拥有IP地址23846144个，合大约1.4个A类地址，111个AS号码，从1993年到2001年每年中国大陆得到的IP地址分配和从1996年到2001年中国大陆每年得到的AS号码分配情况如图1。
    从图1可以看出在最近的两三年里，中国大陆的IP地址资源拥有量出现了较快的增长，尤其是2000年，得到分配的IP地址数是1999年的两倍还多，这反映了我国互联网络在这期间有了一个突飞猛进的发展，各大网络以及中小型ISP都在加快基础设施的建设，从而需要大量的IP地址满足这样的需要，而2001年的地址增长速度有所下降，也是国内互联网络行业开始动荡，网络市场发生萎缩的直接反映。
    从AS号码资源的情况来看，我国大陆的AS号码增长速度并没有和IP地址增长速度成正比，并且随着年份有较大的波动，这种现象与我国ISP单位的增加情况，以及各大互联网络运营商与其他ISP互联的政策的变化有着一定的联系，因为AS号码只是在一家ISP与至少两家ISP做对等互联，交换路由信息的时候才需要使用，所以AS号码使用的多少与大中型ISP出现的数量有关系；同时根据我国网络运营单位的特点，即中小型ISP为数不多，而主要的业务都集中在少数几个大型的运营商那里，因此新出现的中小型ISP想要取得与大型ISP对等互联的权利与大型运营商的政策也有着很大的关系，根据我国目前的情况，大多数大型ISP并没有完全开放他们的这项业务，这是我国中小型ISP发展的阻碍之一，同时也是影响到AS号码使用数量变化的重要原因。
2． 亚洲国家和地区IP地址和AS号码资源情况
图2为目前亚洲其他国家（地区）和中国大陆的网络资源（IPv4地址，AS号码）的情况。
图2 亚洲国家（地区）IPv4地址资源情况
图3 亚洲国家（地区）AS号码资源情况
    从图2和图3中可以看出我国大陆和其他亚洲国家（地区）的网络发展的对比情况，在IPv4地址方面，日本的地址总数为378B，我国大陆为363B，韩国为250B，目前我国大陆已经仅次于日本，排到亚洲第二，可以看出在短短的几年里，我国互联网络的发展的规模已经达到一定的规模，但是IP地址只是反映网络的基础建设，仅仅凭借IP地址还不能够全面反映的网络发展，需要结合其他的数据综合分析。
    虽然地址总量已经达到一定的规模，但是现有的IP地址并不能完全满足我国互联网络运营单位发展的需要，众所周知，互联网络发展初期，地址分配很不合理，美国的很多公司或者大学，只一家单位就可以得到一个A类地址，而目前中国单位全部加起来，也不过刚刚超过1个A的地址。由于地址的紧缺，很多单位上网仍然使用NAT（地址翻译技术），即很多用户只使用有限数量的公有IP地址上网，这种方式即不能保证安全性，也无法提供很多网络上的服务。并且随着宽带用户的日益普及，家庭上网，单位上网，政府上网将慢慢成为人们不可缺少的获取信息和交流的方式，假设每人都需要一个IP地址甚至几个IP地址，如果按照中国的人口数来计算，我们需要的IP地址量将远远大于目前我们拥有的地址总数。解决问题的方法仅仅从申请得到剩下的为数不多的IPv4地址恐怕已经不能很好的解决问题，大力推动下一代互联网络协议IPv6的早日普及才是解决目前地址紧缺的关键。
    同时我国大陆使用的AS号码很少，甚至少于台湾地区，对比目前互联网络已经相当发达的日本和韩国的情况，这种现象反映出我国网络运营单位发展的不平衡，绝大多数的网络资源集中在少数几家大的ISP运营商手里，这给中小型ISP的发展带来了阻碍，同时也极大的弱化了在网络运营中引入市场竞争从而推动我国互联网络良性发展所起的作用，值得引起重视。
    随着经济的不断发展，我国的网络事业也将日新月异，与蓬勃发展的网络建设和市场相适应的，应该是一个规范有序的自上而下的管理机制和一个积极健康的市场环境，我们期待着中国的互联网络事业的稳步前进。

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