<h1 class="title"><a href="https://www.cdt.org/blogs/cdt/cdt-fellows-focus-number-crunch">https://www.cdt.org/blogs/cdt/cdt-fellows-focus-number-crunch</a></h1>
                                                           
        
        
          


  
    
  <ul class="links inline"><li class="addtoany first"><span>
                <a class="da2a_button" href="http://www.addtoany.com/share_save#url=https%3A%2F%2Fwww.cdt.org%2Fblogs%2Fcdt%2Fcdt-fellows-focus-number-crunch&amp;title=CDT%20Fellows%27%20Focus%3A%20Number%20Crunch&amp;description=" id="da2a_1"><img src="https://www.cdt.org/sites/all/modules/contrib/addtoany/images/share_16_16.png" alt="Share/Save" height="16" width="16"></a>
                
                </span></li><li class="forward_links"><a href="https://www.cdt.org/forward?path=node%2F16466" title="Forward this page" class="forward-page">Email this page</a></li><li class="print_html"><a href="https://www.cdt.org/print/16466" title="Display a printer-friendly version of this page." class="print-page" rel="nofollow"><img src="https://www.cdt.org/sites/all/themes/cdt/images/cdt_print_icon.png" alt="Print" title="Print" class="print-icon print-icon-margin" height="16" width="18">Print</a></li>

<li class="topsy last"><span><div id="topsy_id0-0-6-1-0-1-5-0-1-0-5-0-1-1" class="topsy_widget_data topsy_theme_brick-red " style="margin: 0pt 1em 1em; float: right; background: url(&quot;data:,%7B%20%22url%22%3A%20%22https%3A/%252Fwww.cdt.org/blogs/cdt/cdt-fellows-focus-number-crunch%22%2C%20%22shorturl%22%3A%20%22https%3A/%252Fwww.cdt.org/bY5%22%2C%20%22style%22%3A%20%22small%22%2C%20%22title%22%3A%20%22CDT%2BFellows%2527%2BFocus%253A%2BNumber%2BCrunch%22%20%7D&quot;) repeat scroll 0% 0% transparent;">

<div class="topsy-sm"><a href="http://topsy.com/trackback?url=https%3A%2F%2Fwww.cdt.org%2Fblogs%2Fcdt%2Fcdt-fellows-focus-number-crunch&amp;utm_source=button" class="topsy-sm-total snap_noshots">2</a><a href="http://button.topsy.com/retweet?nick=CenDemTech&amp;url=https%3A//www.cdt.org/blogs/cdt/cdt-fellows-focus-number-crunch&amp;shorturl=https%3A//www.cdt.org/bY5&amp;title=CDT+Fellows%27+Focus%3A+Number+Crunch" target="_blank" class="topsy-sm-retweet snap_noshots">retweet</a></div>

</div>
</span></li></ul>
      <div class="author">
      by Jonathan Zittrain, Leslie Daigle    </div>
    
  <div class="date">
    January 10, 2011  </div>
  
            <div class="family">
        Filed under <a href="https://www.cdt.org/issue/internet-openness-standards">Internet Openness &amp; Standards</a>, <a href="https://www.cdt.org/issue/technical-standards">Technical Standards</a>      </div>  
              <div class="terms terms-inline">Tags: <ul class="links inline"><li class="taxonomy_term_1406 first"><a href="https://www.cdt.org/category/blogtags/ipv4" rel="tag" title="">IPv4</a></li>, 
<li class="taxonomy_term_1407 last"><a href="https://www.cdt.org/category/blogtags/ipv6" rel="tag" title="">IPv6</a></li></ul></div>
      
 
    
    <p><b>How the Internet is running out of room, and what we must do about it</b></p>
<p><i>&quot;CDT Fellows&#39; Focus&quot; is a series from CDT that presents the views 
of other notable experts on tech policy issues. This week, CDT Fellow <a href="http://cdt.org/personnel/jonathan-zittrain" target="_blank">Jonathan Zittrain</a> and
 Leslie Daigle write about the end of IPv4 address space. Guest posts 
featured in &quot;CDT Fellows&#39; Focus&quot; don&#39;t necessarily reflect the views of 
CDT; the goal of the series is to present diverse, well-informed views 
on significant tech policy issues.</i></p>
<p>The Internet&#39;s framers famously designed it without predicting much 
about how, or how much, it would be used. For example, the network&#39;s 
capacity was conceived less in a count of precisely how many could 
participate at once – the way traditional phone circuits worked – and 
more in flexibly divisible bandwidth. As that bandwidth got saturated, 
it would degrade gracefully: data might move slower for everyone, but no
 one would get an &quot;all circuits are busy&quot; message. In ways large and 
small, what animates Internet protocol design is a <a href="http://yupnet.org/zittrain/archives/10#49" target="_blank">procrastination principle</a>:
 if something can work well, it doesn&#39;t have to be perfect, and not 
every problem or limit must be anticipated and preempted. Potential but 
still speculative flaws can be fixed later – possibly somewhere other 
than inside the network.</p>
<p>Unfortunately &quot;later&quot; is arriving now for a crucial piece of the 
Internet: its ability to tell one attached device from another. Internet
 architects designed a simple way to identify participating computers 
and route data among them: assign each a unique number: an Internet 
Protocol (IP) address. No IP address, no delivery. The routers in 
between you and your friend use your friend&#39;s number the way a postal 
service would – the number says something about where she is. That&#39;s 
made possible because IP addresses are clustered together, just like 
street addresses grouped in a ZIP or other postal code.</p>
<p>The system has an Achilles&#39; heel: there are a limited number of 
numbers. It might seem that you could add 1 to whatever the last number 
is and keep going, but there&#39;s a hard cap in venerable Internet Protocol
 Version 4 (IPv4): 4 billion IP addresses, which the Internet is 
outgrowing in much the same way that applications outstripped the 
original 64K of memory expected for a PC running Microsoft DOS. There is
 now general agreement among Internet technologists that the end days 
are upon us: the last block of fresh IPv4 addresses will likely be 
allocated to the Internet&#39;s North American address warehouse <a href="http://www.potaroo.net/tools/ipv4/index.html" target="_blank">in early 2011</a>, to be passed out to Internet Service Providers here by mid- to late-2011.</p>


<p>Worse, because of the clustering of addresses, we can&#39;t squeeze the 
last bit of digital toothpaste out of the tube as fresh numbers become 
scarce. There&#39;s a gray market for chunks of already-allocated numbers 
despite restrictions against selling them – and some telecommunications 
providers are rumored to have been purchased only for their numbers! – 
but such used numbers carry their own risks. Anyone who has inherited 
the former phone number of a pizza shop will appreciate that some 
numbers are less desirable than others. Moreover, some IP addresses have
 at one time been the source of cyberattacks, or hosted politically 
sensitive content, and the resulting blocking of traffic originating 
from them by various ISPs is rarely revisited by those ISPs. (Who wants 
an old Wikileaks IP address?)</p>
<p>Running out of fresh numbers will not stop the Internet from working.
 But, unchecked, it will greatly complicate growth. As new computers and
 devices come online, something has to give – making more use of 
existing addresses, or finding a new way to address things.</p>
<p>In the first category – making do – the procrastination principle has
 bought us some time. Enterprising engineers developed an ingenious 
baling-wire-and-twine workaround to the one-number-per-computer rule. 
Known as network address translation, or NAT, it allows the holder of a 
single IP address to share it among a group of computers. This happens 
nearly every time you hook up a wireless router and access point at 
home: your ISP only gives you one number, and you use your inexpensive 
router to share it with everyone who connects to your network. Cable and
 DSL ISPs are considering the same thing to put larger networks of 
multiple customers behind a single address, at least as an <a href="http://www.networkworld.com/news/2008/072108-comcast-ipv6.html?page=2" target="_blank">interim measure</a>.
 Unfortunately, like most such workarounds, it doesn&#39;t really work as 
well as having one number per machine: the fancy footwork required to 
share a number around can limit the kinds of applications you can run, 
and greatly increase the complexity of some software, such as Skype 
Internet telephony, if it&#39;s to work at all. NAT has bought us some time –
 much of Qatar has been known to share one IP address – but it&#39;s spackle
 covering a rapidly-rusting architecture stretched far beyond its 
creators&#39; wildest ambitions.</p>
<p>Which brings us to a more comprehensive solution. Internet 
technologists did not sit idly by when it became clear IPv4 could not 
last. Over a decade ago, they specified its successor, IPv6 (don&#39;t ask 
what became of IPv5), with a few hundred trillion trillion trillion 
addresses. Such huge swaths of address space promise something even 
better than a well-functioning market for valuable but limited assets: 
abundance so great that no market is required, only careful 
administration. Unfortunately, for IPv6 to work, nearly every piece of 
networking software and hardware from one end of a data transmission to 
the other needs to be upgraded. If just one link in the chain hasn&#39;t 
been upgraded to understand the new numbers, IPv4 will still have to be 
used.</p>
<p>The idea for transition was that systems would work with both 
protocols for awhile, and gradually IPv4 would end not with a bang, but 
with a whimper – fading away like, say, the telegraph or telex addresses
 that used to share letterhead with telephone and fax numbers. However, 
even though many operating system and hardware vendors have been 
anticipating IPv6 for years (current Mac and Windows systems now support
 it out of the box), there are still gaps in available products and 
little business dependency on it, and there has been remarkably little 
deployment. This is consistent with the procrastination principle: the 
only networks that have deployed IPv6 are those that have found a 
business model for which it as a requirement. And, because the benefits 
are, generally, global rather than local to one network, the 
procrastination principle becomes a Prisoner&#39;s Dilemma: we&#39;re all better
 off if we all move to IPv6, but the worst case is if you pay to move 
while others don&#39;t. So why not wait – forever, if others act similarly –
 for everyone else to do it before making the investment?</p>
<p>We&#39;ve spent a decade with few networks taking the plunge to deploy IPv6.</p>
<p>This holding pattern is not likely to persist. With the larder dry, 
in the absence of fundamental innovation in Internet Protocol, we&#39;d see 
an unfortunate ramp up in the use of NAT and its complications, coupled 
with parties&#39; tussles over existing &#39;pure&#39; IP addresses like rats 
fighting over crumbs. Demonstrated shortcomings of the type of IPv4 
address sharing include degraded performance of network-intensive web 
services: web pages where different pieces show up slowly, rather than 
seamlessly. Customers will not see a poor network connection – they will
 perceive poor service from the product or company.</p>
<p>More directly, IPv6 is gaining ground among new entrants (who have 
little choice), so the days of an all-IPv4 Internet are numbered. In 
developing its broadband strategy, India went for IPv6. New industries 
looking at wide scale networking are also looking to IPv6 in order to 
have access to adequate address space, and to be able to build novel 
network architectures, unencumbered by the structural assumptions needed
 <a href="http://www.ipso-alliance.org/" target="_blank">to support address sharing</a>.</p>
<p>The best future for the Internet is for all networks to deploy IPv6, 
and pay the price of working in a dual IPv6 / IPv4 world for a period of
 transition. If companies wait until the business impacts of degraded 
IPv4 network experience or the identification of opportunities to work 
with new (IPv6) networks are upon them, the need to make a transition 
more quickly than a multi-year equipment refresh cycle will likely be 
more costly and difficult. So how to encourage enough entities to take 
the plunge?</p>
<p>One way out of a classic problem demanding collective action is 
through regulation. A government can incent or compel everyone to 
contribute. However, this would require coordinated regulation across 
boundaries not recognized by network traffic – the intricacies are 
daunting, and for the Internet without precedent. And if successful, 
governments might gain an appetite for controlling the direction of an 
Internet which previously managed growth and innovation through elective
 uptake. Few are enthusiastic about mandated transitions.</p>
<p>Another way out is through leadership by big players. For example, 
governments aren&#39;t just regulators of information technology, they&#39;re 
purchasers of it. By insisting that government- and military-run 
subnetworks are IPv6, they&#39;ll stimulate demand for the newer 
technologies and encourage intertwined private parties to follow suit. 
The US government&#39;s Office of Management and Budget followed just such a
 route in 2005, requiring all government services to be <a href="http://www.networkworld.com/news/2005/080105-ipv6.html" target="_blank">IPv6 capable by 2008</a>. In September, Vivek Kundra crystallized requirements for government websites to be <a href="http://gcn.com/articles/2010/09/28/kundra-sets-new-ipv6-deadlines.aspx" target="_blank">IPv6 capable</a>.</p>


<p>China has been leading IPv6 adoption for years, in part because it 
may otherwise feel the IPv4 number crunch most acutely, and perhaps 
because the government has determined that it&#39;s in the country&#39;s <a href="http://news.cnet.com/China-launches-largest-IPv6-network/2100-1025_3-5506914.html" target="_blank">best commercial interests</a>.
 Some large companies have placed bets on an upgrade. Google has been 
public about its activities to deploy IPv6, and a business rationale to 
not be last to market with <a href="http://www.networkworld.com/news/2009/032509-google-ipv6-easy.html?hpg1=bn" target="_blank">IPv6 support</a>.</p>
<p>A cold calculus on such investments for many Net-connected 
enterprises may indeed suggest holding off. But what has made the 
Internet better than the more proprietary networks that it eclipsed is 
that its participants have had a sense of stewardship of the space, 
justifying the absence of government planners and sheriffs, or a single 
corporate umbrella. Engineers from the public and private sectors labor 
on Internet protocols with loyalty to a network functioning as a 
commons, not simply to their employers&#39; particular business models. An 
investment in IPv6 from enough corners is sensible if each corner 
decides to factor in the benefit to the overall ecosystem – not just 
itself.</p>
<p>If such capacious thinking comes through, the Internet won&#39;t run out 
of space – and we can go back to procrastinating on its future.</p>
<p><i>Jonathan Zittrain is Professor of Law at Harvard Law School, where
 he co-founded its Berkman Center for Internet &amp; Society, and </i><em>Professor of Computer Science at the Harvard School of Engineering and Applied Sciences</em><i>.
 He is a member of the Board of Trustees of the Internet Society. Leslie
 Daigle is Chief Internet Technology Officer for the Internet Society.</i></p>