An Appeal to the Internet Community to Return Unused IP Networks (Prefixes) to the IANA
О документе
Рабочая группа по сетям P. Nesser II
Запрос комментариев: 1917 Nesser & Nesser Consulting
BCP: 4 Февраль 1996
Категория: Лучшая современная практика
Обращение к интернет-сообществу с призывом вернуть
неиспользуемые IP-сети (префиксы) в IANA
1. Предыстория
Современный Интернет радикально отличается от сети, которую когда-либо
представляли себе его первоначальные разработчики. Это крупнейшая
публичная сеть передачи данных в мире, и она продолжает расти
экспоненциальными темпами, удваивая все основные эксплуатационные
параметры каждые девять месяцев. Распространённая инженерная метафора
состоит в том, что всякий раз, когда масштаб проблемы увеличивается
на порядок, она становится новой проблемой. Эта максима была верна на
протяжении всего существования Интернета.
В настоящее время Интернет сталкивается с двумя основными
эксплуатационными проблемами (среди прочих). Первая — это неизбежное
исчерпание адресного пространства IPv4, а вторая — возможность
маршрутизации пакетов между большим числом отдельных сетей, из
которых состоит Интернет. Первая проблема заключается лишь в объёме
доступного ресурса. Доступно только 2^32 адресов IPv4. Срок
существования этого пространства пропорционален эффективности его
распределения и использования. Вторая проблема главным образом
заключается в ёмкости. Если число маршрутов превысит текущую ёмкость
магистральных маршрутизаторов Интернета, некоторые маршруты будут
отброшены, и части Интернета больше не смогут взаимодействовать друг
с другом. Эти две проблемы взаимосвязаны, и преобладающая из них
менялась и будет меняться с течением времени.
В исходной конструкции IP все адреса были одинаковыми: восемь бит
номера сети и двадцать четыре бита номера хоста. Предполагалось
существование нескольких крупных глобальных сетей. В первые периоды
быстрого роста, особенно с изобретением технологий LAN, стало
очевидно, что это предположение ошибочно, и было реализовано
разделение адресного пространства на три класса (класс A для
нескольких огромных сетей; класс B для большего числа меньших сетей;
и класс C для действительно малых LAN с большим количеством номеров
сетей). Вскоре были добавлены подсети, чтобы площадки с множеством
малых LAN могли выглядеть для других как одна сеть — это был первый
шаг к ограничению размера таблицы маршрутизации. Наконец, в сеть был
введён CIDR, чтобы придать адресации ещё большую гибкость, расширив
разделение с трёх классов до потенциально тридцати различных классов.
Подсети были введены, чтобы предоставить площадкам механизм деления
одного номера сети (класса A, B или C) на части, обеспечивая более
высокую степень использования адресного пространства и тем самым
способствуя сохранению адресного пространства IPv4. Из-за встроенного
представления о классовых адресах разделение на подсети автоматически
приводило к снижению требований к маршрутизации в Интернете. Вместо
использования двух (или более) сетей класса C площадка могла
разделить одну сеть класса B на две (или более) подсети. Экономятся
как выделение, так и объявление маршрута ко второй и последующим
сетям класса C.
С 1993 года в интернет-сообщество было введено понятие бесклассовых
(буква «C» в CIDR) адресов. Адреса всё чаще рассматриваются как
непрерывные по битам блоки всего адресного пространства, а не как
сеть класса A, B или C. Например, адресный блок, ранее известный как
сеть класса A, назывался бы сетью с префиксом /8, что означает, что
первые 8 бит адреса определяют сетевую часть адреса. Иногда /8 будет
выражаться маской 255.0.0.0 (так же, как 16-битная маска подсети
записывается как 255.255.0.0).
Эта схема позволяет объединять адреса в «суперсети» в блоки, которые
могут объявляться как одна запись маршрутизации. Практическая цель
этой работы состоит в том, чтобы позволить поставщикам услуг и
адресным реестрам делегировать организациям реалистичные адресные
пространства и не быть ограниченными традиционными классами сетей,
размеры которых не соответствовали большинству организаций. Например,
блок из 2048 номеров сетей класса C, начинающийся с 192.24.0.0 и
заканчивающийся 192.31.255.0, может обозначаться как 192.24/19 или
как 192.24.0.0 с маской 255.248.0.0 (то есть подобно 19-битной маске
подсети, записанной в точечно-десятичной нотации). Понятие
«суперсетей» позволяет распределять оставшееся адресное пространство
Интернета меньшими блоками, тем самым обеспечивая большее число сетей
и более высокую эффективность. Более подробное обсуждение приведено
в RFC 1518.
Как и разделение на подсети, CIDR также способствует снижению
требований к маршрутизации, но не столь автоматически, как в случае
подсетей. Блоки CIDR распределяются способом, который способствует
иерархической маршрутизации. Провайдеру обычно выдаётся большой блок
адресов для перераспределения среди его клиентов. Например, если
провайдеру P был выдан блок CIDR 192.168/16 — блок из 255 непрерывных
сетей класса C, — он может предоставить одну сеть класса C каждому из
255 клиентов (которые, в свою очередь, могут разделить эти сети
класса C на меньшие части), но при этом объявлять только единственный
маршрут 192.168/16. Таким образом, CIDR способствует снижению
проблемы маршрутизации, только если блоки назначаются и сохраняются
иерархическим образом.
RFC 1797 описывал технический эксперимент, предназначенный для
проверки проблем распределения зарезервированного в настоящее время
адресного пространства сетей класса A. RFC 1879 описывал результаты
этого эксперимента. Эта работа показывает, что «сверхразделение на
подсети» сети класса A на множество (даже миллионы) меньших сетей
практически осуществимо.
Преобладающая часть проблемы, с которой сегодня сталкивается
Интернет, — требования к маршрутизации. Следующие утверждения
представляют собой приближение первого порядка, основанное на текущем
росте, простой модели ресурсов маршрутизаторов и т. д. Текущая
технология маршрутизации способна обрабатывать приблизительно вдвое
больше маршрутов, чем в настоящее время объявляется на
«магистральных» маршрутизаторах Интернета. Ёмкость маршрутизаторов
удваивается каждые 18 месяцев, тогда как таблицы маршрутизации
удваиваются каждые 9 месяцев. Если маршруты продолжат добавляться с
текущей скоростью, Интернет приблизительно через 2–3 года перестанет
функционировать как надёжная инфраструктура.
Хорошая новость состоит в том, что CIDR работает. Адресные блоки
распределяются и назначаются иерархическим образом, а CIDR-изация
больших частей адресного пространства, назначенных в соответствии с
руководящими положениями RFC 1466, привела к значительному сокращению
числа объявляемых маршрутов. Однако последние тенденции роста
показывают, что число маршрутов снова растёт экспоненциальными
темпами и что сокращение при введении CIDR было лишь зубцом пилообразной
кривой темпа.
Рост числа маршрутов логически может происходить только из двух
источников: дополнительных маршрутов, создаваемых при разбиении
блоков CIDR, и подключения ранее распределённых и необъявленных
сетей. (Реестры всё ещё распределяют несколько адресов, не входящих
в блоки CIDR, поэтому существует и небольшой третий источник.) С
ростом популярности усиливается конкуренция между провайдерами. Если
площадка меняет провайдера и сохраняет использование адресов своего
блока CIDR, в блоках появляются пробелы, и для обслуживания таких
случаев в структуру маршрутизации добавляются специфические маршруты.
Поэтому с течением времени CIDR повысит эффективность использования
адресов, но не поможет с требованиями к маршрутизации, если
провайдеры не смогут сохранять свои блоки CIDR
целыми.
Второй источник появления новых маршрутов — площадки, которые ранее
эксплуатировали частную IP-сеть, для которой были зарегистрированы и
назначены номер сети (или множество сетей), но лишь недавно
подключились к глобальному Интернету. Этот RFC является попыткой,
основанной на политике, помочь сохранить работу текущего Интернета,
рассматривая вопросы ранее зарегистрированных, но необъявленных
IP-сетей.
Дополнительная область появления маршрутов возникает из конфигураций
маршрутизаторов, не выполняющих агрегацию. На большинстве
маршрутизаторов агрегация не происходит автоматически, и провайдеры,
которые могут располагать целыми блоками CIDR, во многих случаях, не
осознавая этого, объявляют отдельные маршруты вместо агрегированного
блока.
В контексте этого документа выражение «Глобальный Интернет» относится
к ячеистой совокупности взаимосвязанных публичных сетей (Autonomous
Systems), берущей начало в магистральной сети U.S. National Science
Foundation (NSF), других национальных сетях и коммерческих
предприятиях. Аналогично, выражение «Магистральные маршрутизаторы» и
любые ссылки на него относятся к набору маршрутизаторов, которые
передают полный набор объявлений маршрутов и действуют как точки
взаимосвязи для публичных сетей, образующих «Глобальный Интернет».
2. История
Исторически IANA управляла назначением адресов интернет-площадкам. В
самые ранние дни IANA, при наличии огромного адресного пространства,
требования к назначениям сетевого адресного пространства были
значительно менее строгими, чем требуемые сегодня. Организациям по
существу назначались сети на основании их запросов.
2.1 Сети класса A (префиксы /8)
Верхняя половина адресного пространства класса A (64.0.0.0 -
126.0.0.0) (127.0.0.0 традиционно использовался операционной системой
Unix как сеть «loopback» и поэтому недоступен) была зарезервирована
IANA для роста в пределах адресного пространства IPv4. Из нижней
половины адресного пространства 22 были назначены до 1982 года, 6
были назначены между 1982 и 1987 годами, 26 были назначены между 1988
и 1992 годами, а 2 были назначены между 1993 и 1995 годами. В мае
1995 года четыре ранее назначенные сети класса A были возвращены в
IANA. Все остальные адреса класса A также были зарезервированы для
роста в пределах адресного пространства IPv4. Адресное пространство
класса A составляет 50% всего адресного пространства IPv4.
2.2 Сети класса B (префиксы /16)
С 1989 по 1993 год было назначено или распределено приблизительно
80% назначенных в настоящее время IP-сетей класса B. В 1994 и 1995
годах объём распределений резко сократился вследствие принятия
политик, изложенных в RFC 1466. В настоящее время распределено
61,65% адресного пространства класса B. Адресное пространство класса
B составляет 25% всего адресного пространства IPv4.
2.3 Сети класса C (префиксы /24)
С введением CIDR и RFC 1466 распределение адресного пространства
класса C с 1993 года резко возросло. В настоящее время распределено
27,82% адресного пространства класса C. Адресное пространство класса
C составляет 12,5% всего адресного пространства IPv4.
2.4 Класс «D» и далее
Из оставшихся 12,5% адресного пространства нижние 6,25%
распределены для приложений многоадресной рассылки (mbone, OSPF и т.
д.), а верхняя половина зарезервирована для будущих приложений.
2.5 Итоги
Взвешенный итог показывает, что распределено 40,99% всего адресного
пространства IPv4, а остаток зарезервирован для будущего роста.
Следует отметить, что тщательные экстраполяции текущих тенденций
позволяют предположить, что адресное пространство будет исчерпано в
начале следующего столетия.
3. Проблема
До введения RFC 1466 и CIDR IANA назначила около 50 000 сетей, однако
лишь небольшой процент (30–40%) площадок фактически имел подключения
к глобальному Интернету и объявлял эти сети. По мере роста
популярности Интернета подключается всё больше этих площадок, что
увеличивает размер таблиц маршрутизации.
Текущие интернет-площадки получили свои адресные назначения разными
путями и на разных этапах. Некоторые площадки при небольшой работе
(или, в некоторых случаях, вовсе без работы) могли бы передать
неиспользуемые IP-сети обратно в IANA.
Некоторые организации сначала направляли небольшие запросы и получали
назначение класса C (или несколько назначений класса C), а после
неожиданного роста направляли последующие запросы и получали
назначения класса B.
Нескольким поставщикам интернет-услуг были предоставлены блоки
адресного пространства класса B для распределения среди клиентов. Это
пространство часто предоставлялось клиентам на основании уровня
приобретённой услуги, а не фактической потребности.
Многие организации либо слились с другими, либо связаны с головными
организациями, что создаёт ситуации с большой неэффективностью
назначения адресов.
Многие организации запрашивали адреса, исходя из своей потребности запускать TCP/IP на внутренних машинах, которые не заинтересованы в подключении к глобальному Интернету. В руководствах большинства поставщиков площадкам предписывалось (и предоставлялись копии форм заявок) запрашивать назначения IP-адресов.
Другие организации имеют крупные внутренние IP-сети и подключены к Интернету через шлюзы прикладного уровня или трансляторы сетевых адресов; они никогда не будут анонсировать свои внутренние сети.
4. Призыв
Членов интернет-сообщества, имеющих назначения IP-сетей, которые в настоящее время могут не использоваться, интернет-сообщество хотело бы призвать вернуть эти адреса IANA или своему провайдеру для перераспределения.
В частности, площадкам, имеющим неиспользуемые сети, предлагается вернуть эти адреса. Аналогично, интернет-сообщество поощряет такие усилия со стороны площадок, использующих небольшую долю своего адресного пространства и способных относительно легко вывести назначения сетей из активного использования.
Площадкам, имеющим сети, которым никогда не потребуется подключение к глобальному Интернету или которые по причинам безопасности всегда будут изолированы, следует рассмотреть возврат назначений адресов IANA или своему провайдеру и использование префиксов, рекомендованных в RFC 1597.
В тех случаях, когда требуется перенумерация, площадкам предлагается, насколько это разумно удобно, внедрить план перенумерации машин и работать над минимизацией количества маршрутов, анонсируемых их провайдерам.
4.1 Предложения для провайдеров
Многие провайдеры в настоящее время анонсируют не-CIDR-маршруты, охватывающие большой блок адресов, то есть любое пространство класса A (0/1) или класса B (128/2). Некоторые заказчики, использующие лишь часть своего адресного пространства (при условии, что они выполняют подсетирование с использованием смежных битов), могут быть готовы разрешить своим провайдерам использовать верхнюю часть назначенного им адресного пространства для других заказчиков этих провайдеров.
Эта схема требует установки или наличия определённых элементов для правильной маршрутизации, однако она может позволить использовать большое количество малых сетей без роста глобальных таблиц маршрутизации. Это потребует дополнительных мер сотрудничества между провайдерами и их заказчиками, но может обеспечить как экономические преимущества, так и репутацию добропорядочного участника Интернета.
Например, крупной организации S назначен блок адресов класса A 10.0.0.0., и в настоящее время она использует провайдера P для подключения к глобальному Интернету. P уже анонсирует маршрут для 10.0.0.0 в глобальный Интернет. S распределяла свои внутренние сети, используя модель инкрементирования битов справа налево. P и S могли бы договориться, что S позволит предоставить некоторые префиксы /18 (например) другим заказчикам P. Это не создаст для S никаких затруднений, при условии, что её маршрутизатор поддерживает BGP, и позволит P подключить огромное количество малых заказчиков без необходимости анонсировать больше маршрутов или запрашивать дополнительные блоки адресов у IANA либо у своего вышестоящего провайдера.
Эксперимент «Net 39», описанный в RFC 1797 и обобщённый в RFC 1879, предоставил практические данные о реализации предлагаемых схем.
Кроме того, провайдерам предлагается вернуть IANA или соответствующему реестру все неиспользуемые сети, которые находятся вне их обычных блоков адресов.
Новым заказчикам, особенно тем, которые могли недавно сменить провайдера и имеют малые сети, не входящие в CIDR'изированные блоки, следует предложить выполнить перенумерацию и вернуть свои прежние адреса провайдеру или IANA.
С момента первого внедрения CIDR в апреле 1994 года многие провайдеры активно применяли концепции агрегации. Некоторые провайдеры активно убеждали своих заказчиков выполнить перенумерацию, в то время как другие развивали пиринговые соглашения с другими провайдерами, а третьи делали и то, и другое. Провайдерам следует продолжать активно и регулярно применять оба метода для упорядочения роста таблиц маршрутизации. Сотрудничество между провайдерами абсолютно необходимо для краткосрочного (и долгосрочного) управления требованиями к маршрутизации.
Провайдерам следует регулярно проверять маршруты, которые они анонсируют своим вышестоящим провайдерам, чтобы подтвердить конфигурации своих маршрутизаторов и удостовериться, что агрегация выполняется правильно.
4.2 Предложения для IANA и реестров адресов
В случаях, когда адреса возвращаются IANA или другому реестру адресов и входят в блок другого реестра или провайдера, эти адреса следует передать соответствующему органу. Это поможет максимально повысить доступность адресов и минимизировать нагрузку на таблицы маршрутизации.
4.3 Как вернуть блок адресного пространства в IANA
Отправьте следующую форму по адресам Hostmaster@internic.net и iana@isi.edu, заменив $NET_PREFIX на возвращаемую сеть.
----------------------------------------------------------------
Please update the contact information on the following net as
follows:
Netname: RESERVED
Netnumber: $NET_PREFIX
Coordinator:
Reynolds, Joyce K. (JKR1) JKRey@ISI.EDU
(310) 822-1511
Alternate Contact:
Postel, Jon (JBP) POSTEL@ISI.EDU
(310) 822-1511
----------------------------------------------------------------
4.4 Как вернуть блок адресного пространства другому реестру
адресов
Каждый реестр будет иметь собственные формы и адреса. Пожалуйста, свяжитесь непосредственно с соответствующим реестром.
5. Заключение
Рационализация глобальной иерархии адресации — цель, которую следует поддерживать любой организации, которая в настоящее время подключена к Интернету или планирует к нему подключиться. Если (и, возможно, когда) ситуация когда-либо достигнет критической точки, поставщики магистральных услуг, чьи маршрутизаторы отказывают и теряют маршруты, будут вынуждены сделать один из двух выборов, оба из которых болезненны для сообщества пользователей.
Они могут начать блокировать маршруты своих заказчиков, анонсирующих слишком много несмежных маршрутов, при этом «слишком много» будет установлено на уровне, необходимом для поддержания надлежащей работы их маршрутизаторов. Это домино-эффект, поскольку следующий уровень провайдеров будет вынужден предпринять те же усилия, пока отдельные организации не будут вынуждены анонсировать маршруты только к частям своих сетей.
Второй вариант, имеющийся у магистральных провайдеров, — взимать плату за анонсируемые маршруты. Уровень цены будет установлен в точке, снижающей число маршрутов до уровня, который позволит их маршрутизаторам работать надлежащим образом. И вновь возникнет домино-эффект, пока повышение цены не затронет отдельные организации.
Некоторое планирование и усилия со стороны организаций и провайдеров сейчас, пока имеется некоторое время, могут помочь отсрочить или предотвратить возникновение любого из этих двух сценариев.
Эта система уже дала весьма благоприятные результаты при применении в малом масштабе. На момент написания этого документа IANA были возвращены 4 сети класса A. Это может не казаться значимым, но эти 4 сети представляют более 1,5 % общей ёмкости адресов IPv4.
6. Ссылки
1. Gerich, E., "Guidelines for Management of the IP
Address Space", RFC 1466, May 1993.
2. Topolcic, C., "Status of CIDR Deployment in the
Internet", RFC 1467, August 1993.
3. Rekhter, Y., and T. Li, "An Architecture for IP Address
Allocation with CIDR", RFC 1518, September 1993.
4. Fuller, V., Li, T., Yu, J., and K. Varadhan, "Classless
Inter-Domain Routing (CIDR): an Address Assignment
and Aggregation Strategy", RFC 1519, September 1993.
5. Rekhter, Y., Moskowitz, R., Karrenberg, D., and de
Groot, G., "Address Allocation for Private Internets",
RFC 1597, March 1994.
6. Lear, E., Fair, E., Crocker, D., and T. Kessler,
"Network 10 Considered Harmful (Some Practices Shouldn't
be Codified)", RFC 1627, July 1994.
7. Huitema, C., "The H Ratio for Address Assignment
Efficiency", RFC 1715, November 1994.
8. IANA, Class A Subnet Experiment, RFC 1797, April
1995.
7. Соображения безопасности
В этой записке вопросы безопасности не обсуждаются.
8. Благодарности
Я хотел бы поблагодарить членов списка рассылки CIDRD и рабочих групп за их предложения и комментарии к этому документу. Особую благодарность следует выразить Michael Patton, Tony Li, Noel Chiappa и Dale Higgs за подробные замечания и предложения.
9. Адрес автора
Philip J. Nesser II
Nesser & Nesser Consulting
16015 84th Avenue N.E.
Bothell, WA 98011-4451
Телефон: (206)488-6268
Факс: (206)488-6268
EMail: pjnesser@martigny.ai.mit.edu