Có bao nhiêu địa chỉ IPv4 tồn tại?
4.294.967.296. Đó là tổng số địa chỉ IPv4 tồn tại. Không thêm được một cái nào nữa. Con số này được xác định bởi cấu trúc giao thức, được thiết kế vào những năm 1980, khi chẳng ai hình dung hàng tỷ thiết bị sẽ cần kết nối internet. Ngày nay, nguồn cung này gần như cạn kiệt, và hậu quả ảnh hưởng đến tất cả mọi người, từ nhà cung cấp hosting đến người dùng thông thường.
Con số 4,3 tỷ đến từ đâu
Một địa chỉ IPv4 được mã hóa bằng 32 bit. Mỗi bit có thể là 0 hoặc 1, cho ra 2 mũ 32 tổ hợp có thể, tức chính xác 4.294.967.296 địa chỉ. Đây là giới hạn toán học tuyệt đối: không thể "tạo ra" địa chỉ IPv4 mới, giống như không thể thêm số điện thoại mà không thay đổi định dạng số.
Để dễ hình dung: nếu mỗi người trên Trái Đất cần một địa chỉ IPv4 duy nhất, đã thiếu hơn 3,7 tỷ. Trong thực tế, một hộ gia đình kết nối mạng thường dùng nhiều địa chỉ (router, điện thoại, máy tính, thiết bị thông minh), chưa kể máy chủ, trung tâm dữ liệu và thiết bị mạng của doanh nghiệp.
Không phải tất cả địa chỉ đều sử dụng được
Trong 4,3 tỷ địa chỉ lý thuyết, một phần đáng kể không thể gán cho thiết bị trên internet công cộng. Một số dải được dành cho mục đích cụ thể:
- 10.0.0.0/8 (16,7 triệu địa chỉ): mạng nội bộ, dùng trong mạng LAN doanh nghiệp và router gia đình
- 172.16.0.0/12 (khoảng 1 triệu): mạng nội bộ
- 192.168.0.0/16 (65.536 địa chỉ): mạng nội bộ, dải bạn thấy ở nhà (192.168.1.x)
- 127.0.0.0/8 (16,7 triệu): loopback, dành cho máy cục bộ (127.0.0.1 quen thuộc hay "localhost")
- 224.0.0.0 đến 255.255.255.255 (khoảng 268 triệu): multicast và dự trữ
Tổng cộng khoảng 600 triệu địa chỉ được dành riêng và không thể phân phối trên internet. Còn lại khoảng 3,7 tỷ địa chỉ công cộng có thể sử dụng về lý thuyết.
Ai sở hữu những địa chỉ này
Địa chỉ IPv4 công cộng được IANA (Internet Assigned Numbers Authority) quản lý và phân phối cho năm tổ chức đăng ký khu vực: RIPE NCC cho châu Âu, ARIN cho Bắc Mỹ, APNIC cho châu Á Thái Bình Dương, LACNIC cho Mỹ Latinh và AFRINIC cho châu Phi.
Các tổ chức này sau đó phân bổ các khối cho nhà mạng và tổ chức lớn. Sự phân bổ rất không đều. Hoa Kỳ, nơi khai sinh internet, nắm giữ phần không tương xứng. Riêng MIT sở hữu một khối /8 nguyên, tức 16,7 triệu địa chỉ. Apple, Ford và Bộ Quốc phòng Mỹ cũng có các khối lớn riêng. Một số tổ chức đã bắt đầu bán lại phần không sử dụng, vì một địa chỉ IPv4 đang được giao dịch ở mức 30 đến 60 đô la trên thị trường thứ cấp.
Khi nào địa chỉ IPv4 hết
IANA phân phối các khối cuối cùng cho các tổ chức đăng ký khu vực vào tháng 2 năm 2011. Từ đó, mỗi tổ chức dần cạn kiệt nguồn cung riêng:
- APNIC (châu Á Thái Bình Dương): tháng 4/2011
- RIPE NCC (châu Âu): tháng 9/2012, cạn kiệt hoàn toàn vào tháng 11/2019
- LACNIC (Mỹ Latinh): tháng 6/2014
- ARIN (Bắc Mỹ): tháng 9/2015
- AFRINIC (châu Phi): tháng 1/2020
Ngày nay, cách duy nhất để có được địa chỉ IPv4 công cộng là mua trên thị trường thứ cấp, thu hồi các khối đã trả lại, hoặc đăng ký vào danh sách chờ tại tổ chức đăng ký khu vực. Đối với người mới tham gia thị trường hosting hoặc viễn thông, đây là rào cản tài chính thực sự.
Internet tiếp tục phát triển như thế nào dù đã cạn kiệt
Nếu địa chỉ đã hết từ nhiều năm trước, internet sao vẫn phát triển? Nhiều cơ chế đã giúp câu thêm thời gian:
NAT (Network Address Translation) cho phép hàng trăm thiết bị chia sẻ một địa chỉ IPv4 công cộng duy nhất. Router nhà bạn làm điều này: tất cả thiết bị có IP nội bộ (192.168.x.x), nhà mạng chỉ gán một IP công cộng. CGNAT (Carrier-Grade NAT) đi xa hơn, cho nhiều hộ gia đình chia sẻ cùng một IP công cộng, điều ngày càng nhiều nhà mạng áp dụng, đặc biệt với gói di động.
Tái chế: các tổ chức sở hữu khối lớn ít sử dụng (như Bộ Quốc phòng Mỹ hay một số trường đại học) đã bán lại một phần. Năm 2024, giá trung bình một địa chỉ IPv4 trên thị trường thứ cấp dao động từ 35 đến 50 đô la.
Và tất nhiên IPv6, giải pháp thực sự dài hạn. IPv6 sử dụng địa chỉ 128 bit, cho ra 340 tỷ tỷ tỷ tỷ (3,4 × 10³⁸) địa chỉ khả dụng. Để hình dung, đủ để gán hàng tỷ địa chỉ cho mỗi hạt cát trên Trái Đất. Vấn đề: quá trình chuyển đổi chậm, và đến năm 2026, khoảng 45% lưu lượng internet toàn cầu đi qua IPv6 theo số liệu đo lường của Google.
Điều này có ý nghĩa gì với bạn
Là người dùng, tình trạng thiếu IPv4 ảnh hưởng đến bạn theo nhiều cách, dù không phải lúc nào cũng rõ ràng. Nếu nhà mạng dùng CGNAT, bạn chia sẻ IP công cộng với thuê bao khác, điều này có thể gây rắc rối khi lưu trữ máy chủ tại nhà, chơi game trực tuyến (một số game yêu cầu IP riêng cho NAT mở), hoặc dùng dịch vụ như camera giám sát truy cập từ xa.
Để kiểm tra nhà mạng gán cho bạn địa chỉ IPv4 công cộng riêng hay chia sẻ qua CGNAT, hãy truy cập ipme.co và so sánh địa chỉ hiển thị với địa chỉ trong cài đặt router. Nếu khác nhau, bạn nhiều khả năng đang ở sau CGNAT.
Địa chỉ IPv4 là tài nguyên hữu hạn mà không ai có thể mở rộng. Chuyển sang IPv6 không còn là một lựa chọn kỹ thuật thú vị mà là một sự cần thiết. Nếu bạn quản lý website, máy chủ hoặc hạ tầng mạng, hãy kiểm tra nhà cung cấp hosting có hỗ trợ IPv6 không và bật nó lên. Đối với sử dụng gia đình, hầu hết router đời mới xử lý tự động nếu nhà mạng hỗ trợ.