“Internet is voorlopig uitgeïnnoveerd”
Groei uit IPv4-netwerk; komende jaren krimp verwacht
Het lijkt er sterk op dat internet een kantelpunt heeft bereikt. De prijzen van IPv4-adressen hebben een daling ingezet. Het aantal IPv4-routes neemt niet langer toe. De efficiëntie van het IPv4-gebruik stijgt niet maar daalt. En voor een deel van de accessproviders is verdere uitbreiding van hun infrastructuur middels NAT niet langer kosteneffectief. Dat blijkt uit de jaaroverzichten voor IP-adresgebruik en BGP-routes die Geoff Huston, Chief Scientist bij APNIC, heeft gepubliceerd. Volgens hem zou het heel goed kunnen dat we Piek-IPv4 inderdaad vorig jaar al hebben bereikt en de komende jaren de eerste krimp van het IPv4-netwerk zullen zien.
De zorgwekkende conclusie van Huston is dat het IPv4-netwerk zijn werk nog steeds doet, maar dat dit wel ten koste is gegaan van de innovatie, openheid en diversificatie op internet. De markt heeft zich geconcentreerd rondom een klein aantal hele grote partijen die belang hebben bij risico-aversie, behoudendheid en controledrang. Daarbij lopen we het risico dat het huidige internet desintegreert.
Huston verwacht dat innovatie en ondernemerschap op de internetinfrastructuur pas weer op gang komen nadat we door de IPv4-IPv6-transitie heen zijn. Maar vanwege onze lage adoptie van IPv6, zou Nederland wel eens op grote achterstand uit die transitie kunnen komen.
Dalende prijzen
Afgelopen najaar schreven we al over het bereiken van Piek-IPv4. Aanleiding was de constatering dat de prijzen van verhandelde adresblokken na jaren van stijging in de periode 2021-2022 eerst zijn gestabiliseerd en in 2023 zelfs flink gedaald. Zoals je in onderstaande grafiek kunt zien, heeft die daling zich ook het afgelopen halfjaar doorgezet.
Figuur 1: De prijzen van IPv4-adressen. [bron: IPv4.Global]
Grote cloudaanbieders
Er zijn verschillende mogelijke verklaringen voor het dalen van de prijzen: Zo hebben de grote cloudaanbieders de afgelopen jaren enorme hoeveelheden IPv4-adressen opgekocht. Dat om de online diensten van hun klanten van een IPv4-ingang te kunnen blijven voorzien.
Inmiddels is die gekte alweer even voorbij, wat het inzakken van de prijzen zou kunnen verklaren. Hoewel de prijzen van de grootste verhandelde blokken (/16 en groter) inderdaad een daling laten zien, dalen de prijzen van de kleinere adresblokjes nog veel harder. Dat laatste sluit ook uit dat de oorzaak van de overalldaling ligt in de verschuiving naar transacties van steeds kleinere adresblokken.
Figuur 2: De prijzen van IPv4-adressen (adresblokken /16 en groter). [bron: IPv4.Global]
Figuur 3: De prijzen van IPv4-adressen (adresblokken /17 en kleiner). [bron: IPv4.Global]
Een andere genoemde oorzaak is een stijging van de prijzen in 2021 als gevolg van de herstart van de economie na de coronacrisis, gevolgd door een daling vanwege de kanteling van de economische conjunctuur. [1]
Piek-IPv4
Wat wij zien is een structurele daling van de prijzen voor IPv4-adressen over de hele breedte van blokgrootten. Een sterke daling is bovendien voorspeld: naarmate de adoptie van IPv6 doorgroeit, komt er immers een punt waarop de behoefte aan IPv4-adressen weer afneemt en ook de prijzen weer zullen dalen en uiteindelijk zelfs instorten.
Volgens Huston is dat precies wat er de afgelopen jaren is gebeurd: In 2021 stelden houders van IPv4-adresblokken de verkoop uit in de verwachting dat de prijzen nog verder zouden stijgen, met een krap aanbod tot gevolg. Tegelijkertijd wilden netwerkbeheerders in dezelfde verwachting juist zo vroeg mogelijk kopen, waarmee zij verantwoordelijk waren voor een snel stijgende vraag.
Als gevolg van de toepassing van de laatste generatie transitie-mechanismen (464XLAT, dual-stack met Happy Eyeballs en (CG)NAT) verschuift het verkeer (langzaam) van IPv4 naar IPv6. Dat leidt vervolgens tot een afnemende vraag naar IPv4, met lagere prijzen voor deze adressen tot gevolg.
Als we Piek-IPv4 inderdaad gepasseerd zijn, zal de waarde van IPv4-adressen alleen maar verder afnemen. Grote houders zullen hun ongebruikte en vrijkomende IPv4-adressen dan op korte termijn naar de markt willen brengen, wat de prijzen nog sneller zal doen dalen.
Jonge adresblokjes en fragmentatie
Bij dit alles heeft Huston ook gekeken naar de registratieleeftijd van de verhandelde adresblokken: In de jaren van sterk stijgende prijzen werden vooral kleine, jonge adresblokjes en masse verkocht. Nieuw verkregen blokjes (inmiddels niet meer beschikbaar) mochten immers na 2 jaar doorverkocht worden. De handel in (grote) legacyblokken is over de jaren echter alleen maar afgenomen, wat betekent dat het hergebruik van deze adressen nooit goed van de grond gekomen is.
Tegelijkertijd signaleert Huston wel een steeds verdere fragmentatie van de IPv4-adresblokken. Bij doorverkoop blijkt 25 procent van de transacties om deelblokken te gaan – veelal een splitsing in tweeën. De consequenties daarvan op de adresruimte en de BGP-routetabellen blijven echter beperkt: in 2023 ging het om minder dan 5 procent ten opzichte van het totaal aantal geregistreerde allocaties.
Figuur 4: De cumulatieve verdeling van de registratieleeftijd van verhandelde adresblokken over de jaren heen. [bron: Geoff Huston]
Ook deze transactiestatistieken suggereren dat Piek-IPv4 inmiddels gepasseerd is, maar dat de grote instorting van de prijzen nog moet volgen. Huston denkt dat we inmiddels op het punt zitten waarop zowel op het IPv4-netwerk als op het IPv6-netwerk voldoende infrastructuur beschikbaar is om aan de vraag te voldoen.
Transitie naar IPv6
Inmiddels zit het aandeel bezoekers dat bij Google via IPv6 binnenkomt op 45 procent. Bovendien groeit dit aandeel al jarenlang gestaag met grofweg 5 procentpunt per jaar. Ervan uitgaande dat de adoptie van IPv6 zich op dezelfde wijze blijft voortzetten, gaan we de komende jaren dus richting de 60 procent.
Figuur 5: Wereldwijd IPv6-gebruik aan clientzijde. [bron: Google]
IPv6-only met IPv4aaS
Interessant is dat RFC 9386 (een jaar geleden gepubliceerd) een aandeel van 50-60 procent IPv6-verkeer (wat weliswaar iets anders is dan bezoekers) noemt als omslagpunt waarbij accessproviders naar IPv6-only moeten overstappen. We publiceerden onlangs een artikel waarin we de technische consequenties van het bereiken van dit kantelpunt bespreken: Internetproviders die nu veelal gebruikmaken van dual-stack met (CG)NAT en van DS-Lite moeten over naar een IPv6-only architectuur. IPv4-only servers worden daarbij ontsloten via een IPv4aaS-dienst gebaseerd op de laatste generatie transitiemechanismen: NAT64, DNS64 en 464XLAT. Veel mobiele providers zijn vanwege de grote aantallen gebruikers al eerder naar 464XLAT overgestapt.
Naast de besparingen in het aantal IPv4-adressen die deze IPv6-met-IPv4-architectuur aan clientzijde oplevert, zijn met IPv6-only ook aan serverzijde minder IPv4-adressen nodig. IPv6-only-servers worden voor IPv4-only-clients ontsloten door middel van (reverse) proxy's. Door deze te combineren met Server Name Indication (SNI) daalt ook aan deze zijde het aantal benodigde IPv4-adressen naarmate het binnenkomende IPv4-verkeer afneemt.
Kanteling
De trends in de BGP-routetabellen bevestigen volgens Huston deze kanteling. Onderstaande grafiek geeft de ontwikkeling weer van het aantal entries in de IPv4-routetabel in de default-vrije zone van internet. Daarin is een duidelijk omslagpunt te zien zo rond het jaar 2021.
Figuur 6: Ontwikkeling van het aantal entries in de IPv4-routetabel. [bron: Geoff Huston]
Daling
Verschillende andere, meer specifieke grafieken laten een vergelijkbare kanteling of zelfs een daling zien. Zo daalt het totale volume van de bereikbare IPv4-adresruimte al sinds 2018 zachtjes (afgezien van een aantal grote toevoegingen in 2021 door het Amerikaanse ministerie van Defensie). Hetzelfde geldt voor het aantal niet-geadverteerde adressen en inmiddels ook voor het totaal aantal toegewezen adressen.
Figuur 7: Het totale volume van de bereikbare IPv4-adresruimte daalt al sinds 2018. [bron: Geoff Huston]
Figuur 8: Het totale volume van de wel toegewezen maar niet geadverteerde IPv4-adresruimte daalt al een decennium (al is dat in 2023 wel weer iets gestegen). [bron: Geoff Huston]
Figuur 9: Ontwikkelingen in de IPv4-adresruimte zijn in het afgelopen decennium nagenoeg tot stilstand gekomen (vanwege de uitputting van de adressen bij de RIR's). [bron: Geoff Huston]
Impact op efficiëntie
Belangrijke en opvallende constatering van Huston is dat de uitputting van de IPv4-adressen bij de RIR's niet terug te zien is in een efficiënter gebruik van de adresruimte, en ook niet in het aantal entries in de IPv4-routetabel. En dat terwijl de toekenning van IPv4-adressen al sinds 2011 (sterk) gerantsoeneerd is. De sterke groei in mobiele aansluitingen van 10 jaar geleden is dan ook (noodgedwongen) vrijwel volledig geabsorbeerd met behulp van CGNAT.
Figuur 10: Het aantal IPv4-adressen toegewezen door de RIR's. [source: Geoff Huston]
Impact op topologie
Onderstaande grafiek laat zien dat het opknippen van IPv4-prefixen en de levendige handel in steeds kleinere adresblokjes (waarin Nederland een hele grote rol speelt) de topologie van internet niet heeft aangetast. Zo is het gemiddeld aantal stappen in een route-aankondiging (de AS-padlengte, een maat voor de interconnectiviteit) al jarenlang stabiel.
Figuur 11: Het gemiddelde aantal stappen in een route-aankondiging (de AS-padlengte) is al jarenlang stabiel. [bron: Geoff Huston]
Verzadiging
Ook de inmiddels afgenomen groei in het aantal Autonomous Systems (AS-en) en het constante aantal transit-netwerken duidt Huston als een teken van verzadiging. Voor de gestokte groei voert hij verschillende redenen aan: een verzadiging van de Internet-markt (innovatie), efficiënter IPv4-gebruik door content/serviceproviders (SNI) en eindgebruikers (NAT), consolidatie in de service- en accessprovider-markt (464XLAT), de inzet van Content Delivery Networks (CDN's), en natuurlijk de gestage opkomst van IPv6.
Met name de grootschalige toepassing van CDN's speelt volgens Huston een belangrijke rol in de afnemende groei van het IPv4-netwerk. Daarmee is bovendien veel van het verkeer van de transitnetwerken verplaatst naar de last-mile accessnetwerken.
Specifiek over het aantal AS-en zouden wij hier nog willen wijzen op de verwachting eerder uitgesproken door RIPE Labs (de RIR voor onze regio) dat het (sterk gegroeide) aantal LIR-accounts/leden (en daarmee het aantal AS-en) weer in zou zakken als aan het lidmaatschap geen automatische toekenning van een IPv4-adresblokje meer vast zou zitten.
Eerste krimp IPv4-netwerk
Alles bij elkaar zou het volgens Huston heel goed kunnen dat we Piek-IPv4 inderdaad vorig jaar al hebben bereikt en dat 2026 misschien zelfs al de eerste krimp van het IPv4-netwerk zal laten zien. Haalt hij wat uitschieters uit zijn statistieken, dan zet die krimp een paar jaar later in. De trend voor de komende jaren is hoe dan ook naar een negatieve groei. Naar verwachting zal de markt voor IPv4-adressen dan heel snel ineenstorten.
Figuur 12: Een kwadratische polynoom levert de beste modellering van de IPv4-routetabel op; deze voorspelt voor de komende jaren een omslag naar krimp. [bron: Geoff Huston]
Risico-aversie, behoudendheid en controledrang
De zorgwekkende eindconclusie van Huston is dat het IPv4-netwerk zijn werk nog steeds doet, maar dat dit wel ten koste is gegaan van de innovatie, openheid en diversificatie van internet. De massale toepassing van NAT maakt dat inmiddels alleen nog client-serververbindingen over TCP en UDP, geïnitieerd vanuit de client, mogelijk zijn. Applicaties die niet met deze architectuur matchen – denk aan multi-user-games en real-time peer-to-peertoepassingen (internet/videotelefonie) – werken niet (goed) meer. Hoewel de meeste eindgebruikers dit niet als een belemmering ervaren, kan het zelf hosten van servers alleen nog in het uitzonderlijke geval dat een accessprovider zijn klanten een echt (statisch) IPv4-adres geeft [Freedom Internet].
Gevolg hiervan is een sterke marktconcentratie rondom een klein aantal hele grote partijen – voor zowel de infrastructuur als de content – die belang hebben bij risico-aversie, behoudendheid en controledrang.
Wat we terugkregen voor al deze concessies is een infrastructuur van grofweg 3 miljard adressen groot waarmee orde grootte 30 miljard devices zijn verbonden. Wel lopen we het risico dat het huidige internet desintegreert, waarbij afzonderlijke fragmenten ('service cones' met een eigen private adresruimte) ontstaan rondom CDN points-of-presence (PoP's).
Daarnaast is het slechts een kwestie van tijd voordat de eerste IPv6-only diensten (waarschijnlijk in Azië of Zuid-Amerika) beschikbaar komen. Die zijn dan onbereikbaar voor IPv4-only clients.
Stilgevallen
Al met al zijn innovatie en ondernemerschap op de huidige internetinfrastructuur stilgevallen. Huston verwacht dat dit pas weer op gang komt nadat we door de IPv4-IPv6-transitie heen zijn.
Zijn conclusie sluit aan bij de zorgen die wij zelf eerder hebben geuit specifiek naar aanleiding van de Nederlandse achterstandspositie in de adoptie van IPv6. Die achterstand levert ons economische schade op. Het maakt Nederland onaantrekkelijk voor nieuwe initiatieven op gebied van het Internet of Things (IoT) en het tast ons innovatie-imago en vestigingsklimaat aan. Bovendien wordt onze positie wat dat betreft niet beter maar slechter. Zijn we Piek-IPv4 inderdaad inmiddels gepasseerd, dan zou Nederland wel eens op grote achterstand uit de IPv4-IPv6-transitie kunnen komen.