Вичерпання IPv4-адрес — використання резерву нерозподілених адрес протоколу IPv4. Оскільки початкова архітектура Інтернету мала менше ніж 4,3 мільярда доступних адрес, вичерпання очікувалося з кінця 1980-х років, коли Інтернет почав відчувати різке зростання. Це вичерпання є однією з причин розробки та розгортання його наступника протоколу IPv6. IPv4 і IPv6 співіснують в Інтернеті.
Простором IP-адрес глобально керує Адміністрація адресного простору Інтернет (IANA) і п'ять регіональних інтернет реєстрів (RIR), відповідальних за призначення IP-адрес кінцевим користувачам на певних територіях, і локальними інтернет-реєстраторами, такими як інтернет-провайдери. Основні ринкові сили, які прискорили вичерпання IPv4-адрес, включали стрімко зростаючу кількість користувачів Інтернету, постійно активних пристроїв і мобільних пристроїв.
Очікувана нестача була рушійним фактором у створенні та впровадженні кількох нових технологій, включаючи перетворення мережевих адрес (NAT), безкласову міждоменну маршрутизацію (CIDR) у 1993 році та IPv6 у 1998 році.
Вичерпання верхнього рівня відбулося 31 січня 2011 року. Усі RIR вичерпали свої пули адрес, за винятком тих, що були зарезервовані для переходу на IPv6 ; це сталося 15 квітня 2011 року для Азіатсько-Тихоокеанського регіону (APNIC), 10 червня 2014 року для Латинської Америки та Карибського басейну (LACNIC), 24 вересня 2015 року для Північної Америки (ARIN), 21 квітня 2017 року для Африки (AfriNIC), та 25 листопада 2019 року для Європи, Близького Сходу та Центральної Азії (RIPE NCC). Ці RIR все ще виділяють відновлені адреси або адреси, зарезервовані для спеціального призначення. Окремі провайдери все ще мають пули непризначених IP-адрес і можуть переробляти адреси, які більше не потрібні підписникам.
IP-адресація Кожному вузлу мережі Інтернет-протоколу (IP), такому як комп'ютер, маршрутизатор або мережевий принтер, призначається IP-адреса для кожного мережевого інтерфейсу, яка використовується для визначення місцезнаходження та ідентифікації вузла під час зв'язку з іншими вузлами мережі. Протокол Інтернету версії 4 містить 232 (4 294 967 296) адрес. Однак великі блоки адрес IPv4 зарезервовані для спеціального використання і недоступні для загального розподілу.
Структура адресації IPv4 забезпечує недостатню кількість загальнодоступних адрес для надання окремої адреси кожному Інтернет-пристрою або службі. Цю проблему деякий час пом'якшили зміни в інфраструктурі розподілу адрес і маршрутизації Інтернету. Перехід від класової мережевої адресації до безкласової міждоменної маршрутизації суттєво затримав вичерпання адрес. Крім того, трансляція мережевих адрес (NAT) дозволяє постачальникам послуги Інтернету та підприємствам маскувати приватний мережевий адресний простір лише однією загальнодоступною адресою IPv4 в Інтернет-інтерфейсі головного Інтернет-маршрутизатора, замість того, щоб призначати публічну адресу кожному мережевому пристрою.
Вичерпання адреси Хоча основною причиною вичерпання адреси IPv4 є недостатня ємність у розробці оригінальної інфраструктури Інтернету, кілька додаткових рушійних факторів посилили недоліки. Кожна з них збільшувала попит на обмежену пропозицію адрес, часто непередбачуваними початковими дизайнерами мережі.
Мобільні пристрої Оскільки IPv4 все більше ставав стандартом де-факто для мережевого цифрового зв'язку, а вартість вбудовування значної обчислювальної потужності в портативні пристрої знизилася, мобільні телефони стали життєздатними Інтернет-хостами. Нові специфікації пристроїв 4G вимагають адресації IPv6.
Постійні зв'язки Протягом 1990-х років переважаючим способом споживчого доступу до Інтернету був телефонний модем . Швидке зростання dial-up мереж збільшило кількість використовуваних адрес і пул присвоюваних IP-адрес був розподілений між великим числом користувачів. Однак до 2007 року поширення широкосмугового доступу в Інтернет на багатьох ринках почав перевищувати 50 %. На відміну від комутованого доступу, широкосмугові з'єднання постійно активні, і мережні пристрої (маршрутизатори, широкосмугові модеми) рідко вимикаються. Це призводить до того, що кількість задіяних IP-адрес збільшується.
Інтернет-демографія Розвинений світ складається із сотень мільйонів домогосподарств. У 1990 році лише невелика частина з них мала доступ до Інтернету. Всього через 15 років майже половина з них мала постійне широкосмугове підключення. Багато нових користувачів Інтернету також викликають вичерпання адрес в таких країнах як Китай та Індія,
Неефективне використання адреси Організації, які отримали IP-адреси в 1980-х роках, часто мають більшу кількість IP-адрес, ніж їм справді потрібно, оскільки метод класової адресації, що використовується спочатку, визначає недостатньо ефективне використання адресного простору. Наприклад, великим компаніям або університетам було присвоєно адресні блоки класу A, що містять більше 16 мільйонів IPv4-адрес, оскільки попередня за розміром одиниця, блок класу B з 65 536 адресами, був занадто малим для передбачуваної кількості адрес, що використовуються.
Багато організацій продовжують використовувати загальнодоступні IP-адреси для пристроїв, недоступних за межами їхньої локальної мережі. З точки зору глобального розподілу адрес, це в багатьох випадках неефективно, але існують сценарії, коли це справді є перевагою у стратегіях впровадження організаційної мережі.
Через неефективність, спричинену підмережами, важко використовувати всі адреси в блоці. Відношення щільності хоста, як визначено в RFC 3194, є метрикою для використання блоків IP-адрес, яка використовується в політиках розподілу.
Зусилля з пом'якшення Зусилля відстрочити вичерпання адресного простору почалися з визнанням проблеми на початку 1990-х років і введенням ряду уточнень, що дозволяють зробити існуючу структуру ефективнішою, як-от методи CIDR і сувору політику розподілу на основі використання.
Інженерна група Інтернету (IETF) створила групу маршрутизації та адресації (ROAD) у листопаді 1991 року, щоб вирішити проблему масштабованості, викликану класовою системою розподілу мережі, яка існувала на той час.
IPv6, технологія наступника IPv4, була розроблена для вирішення цієї проблеми. Вона підтримує приблизно мережевих адрес. Хоча прогнозоване вичерпання вже наближалося до своєї завершальній стадії, більшість постачальників Інтернет-послуг і постачальників програмного забезпечення в той час тільки починали розгортання IPv6.
Інші заходи та технології щодо пом'якшення наслідків включають:
використання трансляції мережевих адрес (NAT), що дозволяє приватній мережі використовувати одну загальнодоступну IP-адресу та дозволяти приватні адреси в приватній мережі; використання приватної мережевої адресації; віртуальний хостинг вебсайтів на основі імен; посилення контролю регіональних Інтернет-реєстрів за виділенням адрес локальним Інтернет-реєстрам; перенумерація мережі та підмережі для відновлення великих блоків адресного простору, виділеного на початку існування Інтернету, коли Інтернет використовував неефективну класову мережеву адресацію.
Терміни вичерпання та вплив
31 січня 2011 року два останніх незарезервованих блоки адрес IANA /8 були виділені APNIC відповідно до процедур запиту RIR. Це залишило п'ять зарезервованих, але нерозподілених /8 блоків. Відповідно до політики ICANN, IANA на церемонії та прес-конференції 3 лютого 2011 року виділила одну з цих п'яти /8 кожному RIR, вичерпуючи пул IANA.
Різні застарілі блоки адрес, які історично розділялися між RIR, були розподілені між RIR у лютому 2011 року.
15 квітня 2011 року APNIC став першим регіональним реєстром Інтернету, у якого не вистачило вільно розподілених адрес IPv4. Ця дата знаменувала собою момент, коли не кожному, кому потрібна була адреса IPv4, можна було виділити її. Як наслідок цього вичерпання, наскрізне підключення, як того вимагають конкретні програми, не буде повсюдно доступним в Інтернеті, доки IPv6 не буде повністю запроваджено. Однак хости IPv6 не можуть безпосередньо зв'язуватися з хостами IPv4 і повинні спілкуватися за допомогою спеціальних служб шлюзу. Це означає, що комп'ютери загального призначення все ще повинні мати доступ до IPv4, наприклад через NAT64, на додаток до нової адреси IPv6, що вимагає більше зусиль, ніж просто підтримка IPv4 або IPv6. Очікується, що попит на IPv6 стане поширеним протягом трьох-чотирьох років.
На початку 2011 року лише 16–26 % комп'ютерів підтримували IPv6, тоді як лише 0,2 % віддавали перевагу IPv6-адресації, причому багато з них використовували методи переходу, такі як тунелювання Teredo. У 2011 році близько 0,15 % мільйона найпопулярніших вебсайтів були доступні за протоколом IPv6. Ситуацію ускладнює те, що від 0,027 % до 0,12 % відвідувачів не змогли отримати доступ до сайтів із подвійним стеком але більший відсоток (0,27 %) не міг отримати доступ до сайтів, які підтримують лише IPv4. Технології пом'якшення вичерпання IPv4 включають спільне використання адреси IPv4 для доступу до вмісту IPv4, реалізацію подвійного стека IPv6, трансляцію протоколів для доступу до вмісту з адресами IPv4 та IPv6, а також перемикання та тунелювання для обходу маршрутизаторів з одним протоколом.
Регіональне вичерпання Усі RIR виділили невеликий пул IP-адрес для переходу на IPv6 (наприклад, NAT операторського рівня), з якого кожен LIR зазвичай може отримати не більше 1024. ARIN і LACNIC резервують останній /10 для переходу на IPv6. APNIC і RIPE NCC зарезервували останній отриманий блок /8 для переходу на IPv6. AFRINIC резервує для цієї мети блок /11. Коли залишається тільки цей останній блок, кажуть, що запас адрес IPv4 RIR «вичерпаний».
APNIC був першим RIR, який обмежив виділення до 1024 адрес для кожного члена, оскільки 14 квітня 2011 року його пул досяг критичного рівня одного блоку /8APNIC IPv4 Address Pool Reaches Final /8 [Apnic-announce], 15 April 2011. APNIC RIR відповідає за розподіл адрес у зоні найшвидшого розширення Інтернету, включаючи ринки Китаю та Індії, що розвиваються.
RIPE NCC, регіональний Інтернет-реєстр для Європи, став другим RIR, який вичерпав свій пул адрес 14 вересня 2012 року.
10 червня 2014 року LACNIC, регіональний Інтернет-реєстр для Латинської Америки та Карибського басейну, став третім RIR, який вичерпав свій пул адрес.
ARIN було вичерпано 24 вересня 2015 року. ARIN не може виділити великі запити з липня 2015 року, але менші запити все ще задовольняються. Після вичерпання IANA запити адресного простору IPv4 стали обмежуватися додатковими обмеженнями в ARIN і стали ще більш обмеженими після досягнення останнього /8 у квітні 2014 року.
21 квітня 2017 року AFRINIC став останнім регіональним реєстром Інтернету, який вичерпав свій останній /8 блок IPv4-адрес (102/8), таким чином запустивши останній етап своєї політики вичерпання IPv4. Джефф Х'юстон прогнозував, що AFRINIC досягне рівня /11 блоку, що залишився, що ознаменує вичерпання в першій половині 2018 року, але за прогнозами 2019 року, ця подія очікується в 2020 році.
25 листопада 2019 року RIPE NCC оголосилаThe RIPE NCC has run out of IPv4 Addresses , RIPE NCC, 2019-11-25, що здійснила «останнє виділення /22 IPv4 з останніх адрес, які залишились у нашому доступному пулі. Зараз у нас закінчилися адреси IPv4». RIPE NCC продовжить виділяти адреси IPv4, але лише «від організацій, які припинили свою діяльність або закриті, або від мереж, які повертають адреси, які їм більше не потрібні. Ці адреси будуть розподілені нашим членам (LIRs) відповідно до їхньої позиції в новому списку очікування». Оголошення також закликало до підтримки впровадження розгортання IPv6.
Вплив APNIC RIR вичерпання та LIR вичерпання