“IPv6+”网络技术创新：构筑数字经济发展基石

“IPv6+”网络技术创新：构筑数字经济发展基石

田辉 李振斌 主编

屠礼彪 孟文君 副主编

人民邮电出版社

北京

图书在版编目（CIP）数据

“IPv6+”网络技术创新：构筑数字经济发展基石 / 田辉，李振斌主编.--北京：人民邮电出版社，2023.7

ISBN 978-7-115-61449-0

Ⅰ.①I…Ⅱ. ①田… ②李…Ⅲ.①计算机网络—通信协议—研究 Ⅳ.①TN915.04

中国版本图书馆CIP数据核字（2023）第074007号

定价：129.00元

读者服务热线：（010）81055552　印装质量热线：（010）81055316

反盗版热线：（010）81055315

广告经营许可证：京东市监广登字20170147号

内容提要

IPv6是下一代互联网基础协议，对保障数字经济发展、促进经济社会数字化转型十分重要，其规模部署需要较长时间且过程复杂。本书系统地阐述“IPv6+”体系的丰富内涵，包括“IPv6+”的提出背景、诞生过程、产业政策、关键技术、产业价值和应用案例等。全书共16章，分为趋势篇、总体篇、技术篇、产业篇和展望篇。趋势篇（第1~5章）阐述发展IPv6的重要意义，并介绍全球IPv6发展概况，揭示发展“IPv6+”网络技术创新体系的必要性和紧迫性。总体篇（第6~8章）详细介绍“IPv6+”体系全景布局、“IPv6+”云网架构评估和“IPv6+”的发展现状。技术篇（第9~11章）详细介绍“IPv6+”网络技术创新、智能运维创新和安全技术创新，包括相关技术的产生背景、实现原理和技术价值。“IPv6+”从提出到现在仅短短几年，但是在运营商网络和行业网络里已经有了大量的实际部署案例，产业篇（第12~15章）对这些案例进行细致的介绍，向读者详细展示“IPv6+”给数字经济发展带来的重要价值。最后，展望篇（第16章）对“IPv6+”的未来发展进行展望。

本书作者是IP网络领域的资深从业者和研究者，对IP网络有着深刻的理解，亲身经历并实际参与推动了“IPv6+”创新体系的诞生与发展。本书内容丰富、框架清晰、实用性强，可为研究和学习“IPv6+”体系提供参考，适合网络规划工程师、网络技术支持工程师、网络管理员及想了解前沿IPv6网络技术的读者阅读，也适合网络主管部门、科研机构、高等院校的相关研究人员阅读。

编辑委员会

主编：田辉 李振斌

副主编：屠礼彪 孟文君

委员：骆兰军 李洪迪 李小盼 李泓锟

　　　马科 赵锋 马丹妮 葛坚

　　　董杰 刘悦 王璇 彭书萍

　　　陈立 陈婧怡 邵蔚 吴卓然

　　　王肖飞 张杰 张玉亮 徐永强

　　　董可平 薛松 翟向梅

序

互联网从诞生到现在已有50多年的时间了，依然是全球科技与经济发展的主要驱动力。随着互联网发展的“主战场”从消费型互联网转向产业型互联网，全球互联网发展进入泛在普及、深度融合、变革创新、引领转型的新阶段，互联网对经济社会运行、生产和生活方式、公共服务模式正产生根本性和全局性的影响。在此过程中，随着下一代互联网、5G、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的推广应用，经济社会全面开启数字化转型升级的趋势愈发明显。世界主要国家纷纷做出加快网络演进创新的战略部署，力争在新一轮技术和产业竞争中占据优势。以印度为代表的互联网后发国家直接在IPv6新赛道上发力，拥有大量IPv4地址的美国也看重IPv6的优势，明确将向IPv6单栈发展。以互联网工程任务组、欧洲电信标准组织、国际电信联盟为代表的国际标准化机构持续开展新型网络技术的研究探索。

我国也高度关注并重视网络创新演进发展，2017年11月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》。该计划的发布实施拉开了我国全面加速向IPv6演进的帷幕，政府部门、基础电信企业、互联网企业、设备制造企业、科研机构和高校等积极响应、通力协作、密切配合，我国IPv6发展在网络基础设施、应用基础设施、终端、应用、基础资源、用户数及流量等各个方面都取得了长足进步。经过5年多的时间，我国建成了全球规模最大的IPv6网络和应用基础设施，典型应用和特色服务不断增多，IPv6用户数全球第一，规模部署工作取得了瞩目成就。

回顾过去50多年来互联网技术演进及产业发展的历程，创新是互联网发展的永恒主题，技术与市场双轮驱动是互联网发展的不竭动力。如今，高质量发展的目标要求企业进行数字化转型，通过IPv6上云打通数据采集、传送、计算、决策的全过程是数字化转型的有效途径，IPv6展现了广阔的创新空间。积极开展以IPv6为起点的下一代互联网网络创新顶层设计，着重强调互联网的开放共享和跨界创新思维，加快推动信息通信技术与千行百业数字化进程深度融合，就成为推进IPv6规模部署工作的重中之重。2019年，在推进IPv6规模部署专家委员会的指导下，我国产业界成立了“IPv6+”创新推进组，中国信息通信研究院、中国电信、中国移动、中国联通、华为、中兴、中国石油、中国石化、国家电网、中国工商银行、中国建设银行、中国银联、清华大学、北京邮电大学等单位积极参与其中。“IPv6+”创新推进组提出打造“IPv6+”网络技术创新体系的战略发展目标，确定用10年左右，以推进IPv6规模部署国家战略为契机，建立可演进创新、可增量部署的“IPv6+”网络技术创新体系，引领我国“IPv6+”核心技术、产业能力及应用生态实现突破性发展，并提供以“IPv6+”系列标准为代表的网络演进创新中国方案，打造赋能数字化转型发展的新型基础设施。

“IPv6+”是基于IPv6的下一代互联网的升级，是对现有IPv6的增强，是推动技术进步、效率提升，面向新一轮科技革命和产业变革的互联网创新网络技术体系。基于IPv6网络技术体系再完善、核心技术再创新、网络能力再提升、产业生态再升级，“IPv6+”可实现更加开放活跃的技术与业务创新、更加高效灵活的组网与业务服务提供、更加优异出众的性能与用户体验，以及更加智能可靠的运维与安全保障。针对当前云网融合、5G承载及产业互联网灵活组网、快速部署、可靠传送、确定时延、简化运维、优化体验等新型承载需求，“IPv6+”创新推进组已经在“IPv6+”概念、内涵外延、核心技术、产业布局、发展阶段及路线图和时间表等问题上达成了初步共识，确定了技术研究和产业实践“三步走”的发展策略，分阶段推进。

第一阶段，构筑“IPv6+”网络编程基础能力。重点开展SRv6相关技术研究和产业实践，实现对传统MPLS网络基本功能的替代（包括虚拟专用网、流量工程及快速重路由等）。通过SRv6规模部署简化IPv6网络业务部署，使得IPv6网络基础设施具备业务快速发放、灵活路径控制等特性。

第二阶段，提升网络SLA体验保障能力。重点开展IPv6网络切片、随流检测、新型组播等技术研究和产业实践，在网络演进中引入VPN+、IFIT、BIERv6等特性，发展面向5G和云网融合的承载应用，包括面向5G行业使能、Cloud VR/AR及业务链应用等。

第三阶段，发展网络应用感知能力。伴随云服务和网络演进的融合进程，重点研究云服务和网络之间的信息交互技术，探讨云服务应用感知、资源即时调用与网络能力开放之间的协调机制。可以预见，云网深度融合必将给下一代互联网产业的发展带来深远的影响。

“IPv6+”网络技术创新体系必将对推动我国互联网产业发展以及提升国家综合竞争力发挥关键作用。下一步，希望“IPv6+”创新推进组充分依托我国IPv6规模部署的发展成果，整合IPv6相关产业链力量，加强基于“IPv6+”的下一代互联网技术体系创新，从网络编程、网络切片、确定性路由、管理智能化、内生安全及融合创新应用等方面积极开展技术研究、试验验证、测试评估、应用示范，不断激发IPv6网络创新潜能，拓展业务支撑能力，完善“IPv6+”网络技术创新体系。与此同时，加大“IPv6+”应用推广力度，促进传统产业转型、培育新兴业态、增强公共服务能力，加快互联网与实体经济更广范围、更深程度、更高层次的融合创新，构建新格局、打造新动能、壮大新经济。

本书的作者是“IPv6+”创新推进组的组织者和“IPv6+”国际标准化的重要贡献者，长期从事IPv6项目开发研究与应用试验及监测评估工作，对国内外IPv6发展动态和国际标准化进展有深入的了解，有较为丰富的IPv6推广应用的经验。本书从“IPv6+”网络技术创新体系的顶层设计出发，面向泛在物联网、云网融合、产业互联网等发展需求，注重网络运营、业务开发及垂直行业工程实践，学术性与实用性并重。本书的出版正值我国积极推动IPv6规模部署与过渡演进的关键时期，希望本书能激发更多有志之士在我国IPv6规模部署行动中产生更多创新成果，本书值得向从事互联网技术研究工作的工程师、科技工作者、高校师生推荐，是为序。

邬贺铨
中国工程院院士
推进IPv6规模部署专家委员会主任

前言

2018年12月19日至21日，中央经济工作会议在北京召开，提出“加快5G商用步伐，加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设”，首次提出新型基础设施建设（简称新基建）这一概念。新基建是国家“十四五”的重点投资领域，以信息网络为基础，以技术创新为驱动，提供数字转型、智能升级、融合创新等方面的基础性、公共性服务，其内涵随着新技术的成熟应用而不断拓展。新基建当前包括信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施三大类。其中，信息基础设施主要是指基于新一代信息技术演化生成的基础设施，包括物联网、5G网络、固定宽带网络、空间信息、数据中心等；融合基础设施主要是指深度应用信息技术，促进传统基础设施转型升级，进而形成的基础设施新形态，包括工业互联网、智慧交通物流设施、智慧能源系统等；创新基础设施主要是指支撑科学研究、技术开发、产品及服务研制的基础设施，包括科学研究设施、技术开发设施、试验验证设施等。

互联网是关系国民经济和社会发展的重大信息基础设施，深刻影响全球经济格局、利益格局和安全格局。IP（Internet Protocol，互联网协议）网络是信息基础设施的基础，物联网、5G网络、固定宽带网络的发展都离不开IP网络。同时，IP网络也是融合基础设施（如工业互联网、智慧能源系统）及创新基础设施的基础。可以说，IP网络是新基建基础之基础，非常关键。

IP网络技术作为互联网的技术基础，需要实现从万物互联向万物智联的演进。IPv4（Internet Protocol version 4，第4版互联网协议）虽然自20世纪80年代初一直沿用至今，但随着互联网的迅猛发展，IPv4地址短缺的问题日益凸显。2016年11月，IETF（Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组）最高领导层IAB（Internet Architecture Board，互联网架构委员会）发表了关于IPv6（Internet Protocol version 6，第6版互联网协议）发展的重要声明。声明表示，希望IETF能够在新RFC（Request For Comments，征求意见稿）中，停止要求新设备和新的扩展协议兼容IPv4，未来的新协议全部在IPv6基础上进行优化。

IPv6是目前全球公认的、唯一可以规模商用部署的互联网升级演进方案，是下一代互联网发展的起点和不可逾越的阶段。IPv6具备拥有海量地址空间、端到端透明性、移动性支持、内嵌安全等优势，为简化网络结构、优化用户体验和提升网络智能化奠定了良好的基础，满足了5G、云网融合、工业互联网、物联网等应用对网络承载的需求，为进一步开展网络和业务创新提供了广阔的空间。发展基于IPv6的下一代互联网，不仅是互联网演进升级的必然趋势，更是助力互联网与实体经济深度融合、支撑数字经济高质量发展的迫切需求，对提升国家网络空间综合竞争力、加快建设网络强国具有重要意义。

当今世界，网络空间日益成为赢得国家竞争优势的战略焦点，抢占下一代互联网发展机遇成为世界主要国家的战略选择。我国迫切需要抓住全球互联网升级演进的重要机会窗，加快实施部署，打造发展新优势、赢得竞争主动权。IPv6为我国网络设施升级、技术产业创新、经济社会发展提供了重大契机，加快推进IPv6规模部署是我国新一代信息基础设施升级的必然要求，也是下一代互联网产业发展的必由之路。

我国一直高度重视IPv6和下一代互联网发展，党中央、国务院在“十三五”和“十四五”规划纲要、《国家信息化发展战略纲要》和《“十三五”国家信息化规划》等战略规划中均做出相关部署。2017年11月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》，明确了“十三五”“十四五”期间我国IPv6规模部署的总体目标、路线图、时间表和重点任务，为加快推进IPv6规模部署工作提供了方向指引和根本遵循。

为了确保《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》取得实效，中共中央网络安全和信息化委员会办公室（中央网信办）、中华人民共和国国家发展和改革委员会（国家发展改革委）、中华人民共和国工业和信息化部（工信部）等单位组织成立了推进IPv6规模部署专家委员会，务实开展一系列重点推进IPv6规模部署的工作。

2019年10月底，推进IPv6规模部署专家委员会批准立项成立“IPv6+”创新推进组，其工作目标为依托我国IPv6规模部署的成果，加强基于IPv6下一代互联网技术的体系创新，整合IPv6相关技术产业链（产、学、研、用等）力量，从网络路由协议、管理自动化、智能化及安全等方向积极开展“IPv6+”网络新技术、新应用的验证与示范，不断完善IPv6技术标准体系，提升我国在IPv6领域的国际竞争力。

概括来说，IPv6可解决网络连接数量问题，能够满足万物互联的需求。但是千行百业的数字化转型发展，不仅增加了网络连接数量，对网络连接质量也有很高的要求。优化网络连接的质量，需要在IPv6的基础上进行增强创新，即发展“IPv6+”网络技术创新，为运营商和企业提供高度自动化、智能化的网络，支撑海量连接和各种业务。“IPv6+”网络技术创新可从超宽、广连接、安全、自动化、确定性和低时延6个维度提升IP网络能力。

2021年7月，中央网信办、国家发展改革委、工信部等联合发布了《关于加快推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署和应用工作的通知》，明确提出“加强基于IPv6的新型网络体系结构技术研究。开展‘IPv6+’网络产品研发与产业化，加强技术创新成果转化，不断展现IPv6技术优势”。

自《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》发布以来，经过几年持续不懈的努力，我国IPv6产业发展环境日趋成熟，当前IPv6规模部署工作重点已经从“好用”向用户“爱用”迈进。我们应该充分认识到，“爱用”不是简单地用IPv6替代IPv4，不仅要深入挖掘内生驱动要素，发挥IPv6规模部署优势，实现业务创新和产业赋能，还要继续加快基于IPv6下一代互联网的升级，发展“IPv6+”网络，通过IPv6规模商用部署和“IPv6+”创新实现网络能力提升，驱动网络和业务融合发展，赋能行业数字化转型，全面建设数字经济、数字社会和数字政府的“新基座”。

“IPv6+”产业方兴未艾，已经成为数据通信产业界的创新热点，但是目前业界关于“IPv6+”的系统性介绍材料还比较少，面对庞大的“IPv6+”网络技术创新体系，很多从业者会感到无从下手，难见全貌。作为IPv6和“IPv6+”产业的深度参与者，我们系统回顾了IPv6的发展历史，深入分析了“IPv6+”蕴藏的丰富内涵，认真研究了“IPv6+”体系的各项关键技术，广泛调研了“IPv6+”产业应用现状，汇编成此书。适逢我国推进IPv6规模部署和应用创新的关键时期，希望本书对读者深入了解“IPv6+”能提供较大的帮助。

本书主要包括如下几部分内容。

趋势篇：第1~5章，主要介绍IPv6对全球数字经济发展和数字化转型的重要促进作用，介绍IPv6在全球的发展概况和部署经验，阐述“IPv6+”的产生过程及其丰富内涵，揭示“IPv6+”是IPv6网络发展的必然趋势。

总体篇：第6~8章，重点介绍我国“IPv6+”体系全景布局，对“IPv6+”发展程度的评估指标体系，以及“IPv6+”在国内外的发展现状。

技术篇：第9~11章，主要围绕“IPv6+”的内涵，详细介绍网络技术创新、智能运维创新和安全技术创新。本篇主要介绍相关技术的原理和价值。

产业篇：第12~15章，主要从运营商和行业两大维度揭示IP网络面临的发展问题、共性需求、发展趋势，介绍“IPv6+”的成功应用案例。通过这些案例，我们可以深刻感受到“IPv6+”正在重塑产业经济，对社会发展产生巨大的促进作用。

展望篇：第16章，主要对“IPv6+”产业的未来发展提出一些建议，并展望“IPv6+”产业令人欣喜的前景。

“IPv6+”作为新兴技术体系，还处于不断变化的过程中，内涵在不断丰富，技术在不断扩展，场景在不断更新，加之我们能力有限，书中难免存在疏漏，敬请各位专家及广大读者批评指正，在此表示衷心的感谢。

致谢

“星多夜空亮，人多智慧广”，独智不如众智。一个产业的培育和壮大，需要无数人为之付出大量的心血，“IPv6+”产业的发展也离不开“政产研学用”各界同人的共同努力。在本书的编写过程中，我们得到了众多领导、专家以及同行们的关心支持。没有大家的帮助，本书难以问世。本书也是我们作为业界一员对“IPv6+”产业发展的阶段性总结。

借本书出版的机会，我们衷心地对以下人员表示最真诚的感谢（按姓名音序排列）：敖立，曹畅，曹蓟光，柴瑶琳，陈吉宁，陈建刚，陈运清，成诚，程伟强，程源，代晓慧，丁宏庆，杜大海，段晓东，范大卫，方新平，付静，古锐，郭岳，韩淑君，胡克文，黄韬，纪德伟，姜林涛，金梦然，金闽伟，李鹏飞，李彤，李巍，李扬，李震，林迁，刘金玉，刘郁林，路阳，梅杰，穆琙博，潘霄宁，强斌，秦壮壮，瞿洁武，阮小星，沈筱彦，宋平，孙建平，谈超洪，唐雄燕，田竑，王晨曦，王皓，王力，王志刚，王志勤，韦乐平，魏政，温锐松，文慧智，闻库，邬贺铨，吴局业，解冲锋，徐春学，许青邦，鱼亚锋，袁广翔，原全新，曾金，张庚，张建东，张文强，赵策，赵慧玲，赵进延，赵志鹏，钟世龙，朱刚，朱科义，朱占军，邹洪强，左萌。

特别感谢以下单位提供的材料支持（排名不分先后）：

推进IPv6规模部署专家委员会

中国信息通信研究院

中国电信股份有限公司

中国移动通信集团有限公司

中国联合网络通信集团有限公司

广西壮族自治区信息中心

广东省政务服务数据管理局

中国建设银行

中国工商银行

中国农业银行

国家电网有限公司

国家石油天然气管网集团有限公司

中国电信股份有限公司上海分公司

中国电信股份有限公司江苏分公司

中国电信股份有限公司四川分公司

中国电信股份有限公司安徽分公司

中国电信股份有限公司宁夏分公司

中国移动通信集团有限公司天津分公司

中国联合网络通信有限公司北京市分公司

中国联合网络通信有限公司广东省分公司

上海汽车集团股份有限公司乘用车公司

华为技术有限公司

趋势篇

第1章 IPv6保障数字经济发展

数字经济是继农业经济、工业经济之后的主要经济形态，是以数据资源为关键要素，以现代信息网络为主要载体，以信息通信技术融合应用、全要素数字化转型为重要推动力，促进公平与效率更加统一的新经济形态。IPv6是通信网络的核心组成部分，是信息网络基础设施升级的必然选择，是保障数字经济发展的重要基石。

1.1 数字经济是经济发展的新引擎

1.1.1 数字经济成为全球经济增长的关键力量

数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有，它正推动生产方式、生活方式和治理方式的深刻变革，成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。

根据2021年10月IMF（International Monetary Fund，国际货币基金组织）发布的《世界经济展望报告》，2020年世界经济同比深度下滑3.1%^[1]。但数字经济持续呈现良好的发展势头，成为疫情冲击下世界主要国家推动经济稳定发展的关键动力。

2021年，中国信息通信研究院发布《全球数字经济白皮书》，该白皮书对全球数字经济发展新态势进行了分析，研究了全球主要国家数字经济发展模式，对数字经济典型领域的全球发展格局进行探索。2020年，在测算的47个国家中，有35个国家的GDP（Gross Domestic Product，国内生产总值）呈现负增长，47个国家的GDP平均同比名义增速为-2.8%。在此背景下，47个国家数字经济增加值规模达到32.6万亿美元，占GDP比重高达43.7%，同比名义增长3.0%，显著高于GDP增速^[2]。

2020年，在全球主要国家中，约半数国家的数字经济规模超过1000亿美元。如表1-1所示，美国数字经济以约13.6万亿美元的规模蝉联全球第一；中国数字经济规模接近5.4万亿美元，保持全球第二大数字经济体的地位；德国、日本、英国和法国依次位居第三位至第六位^[2]。

注：2022年，中国信息通信研究院发布《中国数字经济发展报告》，将中国2020年数字经济规模修订为5.65万亿美元，合人民币39.2万亿元^[3]。

各国数字经济已成为国民经济的重要组成部分。同时，数字经济在国民经济中的占比显著提升，数字化已成为一国经济现代化发展的重要标识。德国、英国、美国的数字经济在GDP中占主导地位，比重超过60%，韩国、日本、爱尔兰、法国、新加坡的数字经济占比超过40%，中国、芬兰、墨西哥的数字经济占比也都超过30%。在世界经济增速放缓的背景下，数字经济为带动全球经济复苏贡献了巨大力量。

1.1.2 数字经济是我国国民经济发展的“稳定器”和“加速器”

2021年，我国数字经济发展取得新突破，数字经济规模达到45.5万亿元（编辑注：因小数点进位问题，数字略有出入，下同），较“十三五”初期（2016年）增长了1倍多^[3]，如图1-1所示。数字经济规模同比名义增长16.2%，高于同期GDP名义增速3.4个百分点，占GDP比重达到39.8%，较“十三五”初期提升了9.6个百分点。数字经济在国民经济中的地位更稳固、支撑作用更明显，下面从数字产业化和产业数字化两方面进行说明。

第一，我国数字产业化基础实力持续巩固。2021年，我国数字产业化规模达到8.4万亿元，同比名义增长11.9%，占GDP比重为7.3%，与2020年基本持平。其中，ICT（Information and Communication Technology，信息通信技术）服务部分在数字产业中的主导地位更加稳固，软件产业和互联网行业在其中的占比持续小幅提升。

第二，我国产业数字化的发展已进入加速轨道。2021年，我国产业数字化规模达到37.2万亿元，同比名义增长17.2%，占GDP比重为32.5%。各行各业已充分认识到发展数字经济的重要性，工业互联网成为制造业数字化转型的核心方法论，服务业数字化转型持续活跃，农业数字化转型初见成效。

1.2 新基建打造我国数字经济基座

2020年4月，国家发展改革委对新基建给出初步定义：“以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。”新型基础设施更侧重于以信息网络为基础，综合集成新一代信息技术，围绕数据的感知、传输、存储、计算、处理和安全等环节，所形成的基础设施体系对经济社会数字化发展至关重要，亦有利于加快推动形成以国内大循环为主体、国内国际双循环互相促进的新发展格局。

1.2.1 新基建构筑数字经济基础

新基建是数字经济发展的基座。从范围上来讲，数字经济中“数字产业化”对应新基建中的“信息基础设施”，数字经济中的“治理数字化”“产业数字化”“数据价值化”“资产数字化”对应新基建中的“融合基础设施”。

在数字经济浪潮下，ICT为庞大数据量和信息量的传递提供了高速传输信道，补齐了制约人工智能、大数据、工业互联网等在信息传输、规模连接、通信质量上的短板。新基建将为数字经济的发展和产业转型升级提供底层支撑。

一是5G成为数字经济建设关键领域。一方面，5G时代把移动通信提到新高度，5G不仅服务个人用户，还将更多地服务企业用户，即从消费端向生产端转移。另一方面，5G将加快与其他技术融合，推动云网融合发展。

二是人工智能构建第一生产力。新基建浪潮下人工智能的重要性不容小觑，例如，腾讯公司与商飞公司打造的复合材料检测系统，可让检测过程从几小时缩短至几分钟，同时整体缺陷检出率提高到99%。

三是工业互联网支撑制造强国发展。例如，在新冠疫情期间，腾讯公司开放了工业互联网公共服务平台，用于满足企业复工复产、人员防控、医疗物资救助、在线培训需求。4天时间，“WE智造”小程序帮助西安航空基地60多家企业解决了160多个复工过程中的棘手问题。

四是行业协同加速落地。新基建的快速普及，将加快数据流动，加速行业协同，促进数字经济发展。如“乘车登记码”的推出，联动全国各地方政府和地铁、公交、出租车公司，实现“数据多跑路，用户少跑路”。

1.2.2 新基建释放数字经济新动能

在新基建中，数字基建是非常重要的组成部分。数字基础设施是新基建的关键内容和重要领域。数字基础设施主要指的是以信息网络为基础，以新一代IT（Information Technology，信息技术）与经济社会各领域融合创新为驱动力，为社会生产和生活提供数字能力，对各行各业进行数字化赋能的新型基础设施。

数字基建主要包含两个部分：一是信息网络融合创新演进形成的新型基础设施，如5G、工业互联网、卫星互联网、物联网、数据中心、云计算等；二是信息技术赋能传统基础设施转型升级形成的新型基础设施，如智慧交通基础设施、智慧能源基础设施等新型经济性基础设施，以及智慧校园、智慧医院等新型社会性基础设施。

随着整个社会向信息化、数字化、智能化的方向发展，数字基建的赋能效应日渐凸显。数字基建在助推产业转型和经济增长上的乘数倍增效应更强，通过与传统基础设施深度融合，数字基建能够助力交通、电力、水利、管网、市政等领域向数字化和智能化转型，打造经济发展新动能。

数字基建带动、引领上下游产业发展。在上游产业，带动智能终端、通信和IT设备、基础软件和应用软件以及芯片、器件等发展，培育我国自己的技术和企业。在下游产业，挖掘新型设施应用场景，形成更多新模式、新业态、新产业，促进经济转型升级。

数字基建对稳定投资、扩大内需、拉动经济增长的作用正在逐渐显现。中国信息通信研究院的测算显示，预计2020—2025年，5G商用将带动1.8万亿元的移动数据流量消费、2万亿元的信息服务消费和4.3万亿元的终端消费。

1.3 IPv6是新基建发展的重要基石

1.3.1 IPv6是通信网络和算力设施的核心组成

加强新基建是党中央、国务院站在历史和时代高度做出的一项重大战略部署，对稳投资、扩内需，强基础、促转型，激活经济发展新动能、实现经济高质量发展具有重要意义。IPv6既是通信网络、算力设施等新兴信息基础设施的核心组成，也是智能制造、智慧交通等融合基础设施的关键支撑，还是科学研究、技术开发、产品研制等创新基础设施的重要基础。推进IPv6规模部署是新形势下加快新基建的重要内容和关键支撑。加快推进IPv6规模部署，有助于夯实新基建基础，助力经济高质量、可持续发展。

IPv6作为新基建的重要使能技术，全面优化了现代化基础设施技术体系。新基建是以技术融合创新为驱动的。IPv6技术具有海量的地址容量、强大的业务承载能力、巨大的安全保障潜力，与5G、大数据、人工智能、工业互联网等新基建技术一样具有广阔的创新空间。IPv6与新型基础设施关键技术的融合创新，将极大激发新的技术需求、不断催生新的技术方向，开辟融合创新的新赛道，推动我国ICT从单点、局部优势向体系化、综合化优势转变，极大提升现代化基础设施技术创新能力和特色竞争实力。

作为新基建的关键基础，IPv6全面赋能现代化基础设施承载能力。新基建要以信息通信网络为基础。IPv6是万物互联时代的网络基石，能够很好地满足新型基础设施对网络“一物一址、安全可信、万物互联”的承载需求，是新基建基础中的基础、关键中的关键。加快构建以IPv6为起点的下一代互联网，将提升信息网络的综合承载能力和端到端安全保障水平，提升智能制造、智慧交通等融合基础设施的网络支撑能力，夯实科学研究、技术开发、产品研制等创新基础设施的网络基础，全面提升新型基础设施的承载效率和服务水平。

IPv6是新基建的核心产业生态，全面支撑现代化基础设施产业体系。新基建要以先进产业生态为支撑。推进IPv6规模部署是网络技术产业生态的一次全面升级，深刻影响着ICT、产业、应用的创新和变革，拉动芯片、软件、整机、网络以及相关应用的全面发展，帮助我国实现网络信息技术自主创新能力和产业高端发展水平的提升。基于IPv6的下一代互联网技术产业生态的构建，将筑牢新基建的产业支撑基础，深刻改变新基建模式，催生融合性新产品、新应用和新模式，培育壮大新动能。

1.3.2 IPv6与新基建融合发展

在国家大力推动新基建政策的引领下，深入推进IPv6规模部署将成为加快5G、工业互联网、人工智能、物联网等新基建的关键战略举措，使之成为集约高效、经济适用、智能绿色、安全可靠的现代化基础设施体系的基石。

结合新基建推动IPv6规模部署，可以考虑从如下几方面入手。

第一，实现“IPv6+”与5G网络建设的融合发展。建设基于端到端IPv6的5G承载网，利用“IPv6+”网络切片、应用感知和内生安全等功能，解决5G行业应用差异化和精细化不足的问题，提升服务品质和安全保障能力。基于以“IPv6+”为核心的5G承载方案，解决目前5G物联网应用中地址空间不足和身份溯源困难等问题。利用“IPv6+”网络编程、SFC（Service Function Chaining，服务功能链）等能力，解决5G行业用户在上云场景下业务开通不顺、资源调度不畅的问题，提供灵活组网的云网融合承载方案。利用IPv6技术可以解决5G网络创新应用中存在的网络和终端等瓶颈问题。

第二，开展网络及应用基础设施IPv6单栈建设。向IPv6单栈过渡是确保互联网技术及服务未来增长和创新的不二选择。开展网络IPv6单栈商用部署试点，推动基础电信企业5G SA（Standalone，独立）网络优先采用IPv6单栈建设，实现网络控制和管理层面的IPv6单栈部署。逐步对数据中心、云服务平台进行IPv6单栈改造，推动应用基础设施新增网络地址时不再使用IPv4私有地址，逐步实现IPv6单栈化，支撑带动互联网应用实现IPv6单栈化改造。

第三，开展工业互联网网络及应用的IPv6改造。推进典型行业、重点企业开展工业园区网络、工业互联网企业内网的IPv6改造。推动地方和龙头企业建设、开展支持IPv6的工业互联网园区网络试点示范，推动工业企业在工业互联网场景下的企业内网改造过程中同步实施IPv6改造。推动工业互联网标识解析体系和工业互联网平台全面实施IPv6升级改造。

第2章 IPv6促进数字化转型

当前，新一轮科技革命和产业变革不断深入，数字化转型已经成为大势所趋。产业的数字化升级带来了新需求，5G、云计算、大数据、物联网和工业互联网等新业务对网络提出了更高的要求，而算网融合、企业分支协同、远程办公等新模式的出现同样要求网络能够提供支撑。这些都对网络的灵活敏捷、高效部署、安全可靠提出了更高要求，大力发展IPv6网络正是促进数字化转型的好抓手。

2.1 世界各国的数字化转型战略

全球主要国家高度重视数字化发展，目前有170多个国家陆续发布了数字国家相关战略。图2-1展示了部分国家的数字化转型战略。

各国都在积极探索与自身情况相适应的发展道路。GCI 2020分析了79个国家的数字化发展历程，总结一下，大致可以将它们分为领跑者、加速者、起步者3类^[4]。

领跑者主要是关注提升用户体验的发达国家，这些国家聚焦于投资大数据、AI（Artificial Intelligence，人工智能）、物联网、5G等技术，以发展智能化水平更高、创新能力更强的经济体。领跑者的ICT成熟度更高，而且据调查，与非IT预算相比，数字基础设施成熟度更高的国家，其企业更倾向于保留IT预算。

加速者聚焦提升高速连接和云服务的需求，以促进行业数字化转型和经济增长。

起步者主要是数字经济起步国家，这些国家处于ICT基础设施建设的早期阶段，依托移动宽带覆盖率和可支付能力的提升来努力缩小数字鸿沟。

起步者正在积极追赶加速者和领跑者。起步者的宽带指标得分的提升比其他两类国家都要快。在5年的时间里，起步者的移动宽带普及率提升了2.5倍以上，其中几个起步者的宽带覆盖率已经接近100%。起步者的4G（4th Generation，第四代移动通信技术）用户平均占比也从2014年的1%提升到2019年的19%。部分起步者的移动宽带支付能力（移动宽带成本/人均国民收入）提升了25%。网络普及率的提高带来了新的经济发展机遇，消费者网购支出自2014年到2019年几乎翻了一番，2019年的人均网购支出已超过2000美元。

GCI 2020首次提出了行业数字化的5个阶段。

第一阶段：提升任务效率。即通过基础连接、提升沟通效率，来跟踪单项任务的完成率。

第二阶段：提升功能效率。即利用ICT实现计算机化或自动化，可同时处理多项任务，促进信息的共享。

第三阶段：提升系统效率。即推动核心系统功能数字化，实现系统高效运作。在这一阶段，企业需要更广的连接，并对云服务提出需求。

第四阶段：提升组织效率与敏捷性。即企业的内部流程实现数字化，应用普遍上云，且所有的系统都能有效集成，并能够借力高覆盖的网络、云应用的普及，以及人工智能和物联网的部署，实现实时的数据分析与洞察。

第五阶段：提升生态系统效率与韧性。即整个生态系统都会实现数字化，并能快速响应市场变化，且支持利益相关方的自动协调与跨界合作。5G、物联网、机器人等技术将成为这一转型阶段的典型代表，为新商业模式、新工作方式和新产品创造新的机会。

2.2 部分行业的数字化转型趋势

2021年10月，华为发布《2021数字化转型，从战略到执行》报告。该报告指出，数字化将深度改造行业的生产系统，带动产业优化、收入提升、成本节约，到2025年可创造27万亿美元的潜在价值，主要行业的具体情况介绍如下^[5]。

数字政府：利用数据和分析技术，国家政府将节省15%~20%的行政费用。

金融数字化：全球2020年实时支付交易超过703亿笔，比2019年增长41%。

能源数字化：数字技术，如先进的地震数据处理、传感器的使用和增强的油藏建模等的广泛使用可以使生产成本降低10%~20%，并有望将光伏发电、风力发电的弃电率降至1.6%，从而实现到2040年减少3000万吨二氧化碳排放。数字化有每年节省约800亿美元的潜力，节省的费用大约占全年发电成本的5%。

智能制造：2021—2025年复合成长率达15.35%。2020—2021年，智能制造市场规模保持10%的增速。未来5年投资年均复合增长率提高到15%。试点示范项目生产效率平均提高45%、产品研制周期平均缩短35%、产品不良品率平均降低35%。

数字交通：截至2020年底，中国共有241家机场开展航班运营，其中有233家（96.7%）机场和主要航空公司可实现国内航班旅客“无纸化”便捷出行，112家机场具备国际及地区航班全流程无纸化通关能力。无纸化出行可以为旅客总体节约1/3的操作时间。

报告分析认为，席卷全球的数字化转型大概分为3个波次，具体如图2-2所示。

第一波次主要是信息密集型行业，其中信息通信与金融保险最为领先。金融保险行业和信息通信行业的IT投入起步早，同时日常运营产生大量数据，是大数据和人工智能等技术的“天然试验田”，通常行业内会吸纳大量善用数字技术的高素质人才。因此，处于这个阶段的企业数据基础好，数字化亲和力高。

第二波次是支柱型工业和消费与服务行业，如零售、制造、医疗等。支柱型工业降本增效、转型诉求强。行业的制造、运输、管理等多个环节数字化应用快速发展，同时转型重心转向更优产品、更佳服务和更完善的客户体验。消费与服务行业受C端（客户端）需求驱动，数字化意识强，创新应用场景多。近几年，娱乐、教育、医疗、出行等场景加速线上化，催生众多领域开始商业模式变革。同时，AI/VR（Virtual Reality，虚拟现实）/AR（Augment Reality，增强现实）/云等技术融合应用场景，从突破性创新到落地应用的进程显著加快。

第三波次是属地型行业，如农业、房地产等。这些行业多为区域型，深耕本土，较少受到国际竞争影响，数字化动力较弱，起步偏晚。该行业中的企业多为分散的中小型企业，预算有限且数字化技能不足，政府可通过建立国家产业数据平台等数字基础设施，通过政策引导、补贴激励、产业基金等形式拉动这类企业数字化转型。目前头部企业已经开始转型，行业数字化深度有望在3~5年显著提升。

2.3 数字化发展对互联网的要求

20国集团（G20）在杭州峰会上发布的《二十国集团数字经济发展与合作倡议》明确指出，“数字经济是指以使用数字化的知识和信息作为关键生产要素、以现代信息网络作为重要载体、以信息通信技术的有效使用作为效率提升和经济结构优化的重要推动力的一系列经济活动”^[6]。从以上表述可以看出，网络是数字经济的重要载体，为数字经济向纵深发展提供新动能。比如，目前很多国际企业为适应瞬息万变的市场变化而将生产制造的设计都放在云端，使得市场的变化需求能够通过互联网实时传递到智能设计制造上，以最快速度完成制造并在第一时间送达消费者。互联网与制造的融合可以极大推动传统制造业优化升级。

互联网与传统产业广泛、深度融合，使资源在企业内部以及在跨企业、跨行业、跨产业的过程中进一步优化配置，促进社会效率提升，同时还能节省中间成本，创造新供给，具体如图2-3所示。

20世纪90年代，PC（Personal Computer，个人计算机）发展史上出现了3个里程碑事件：一是1992年英特尔公司发布了奔腾处理器；二是1993年微软公司推出首个服务器操作系统Windows NT；三是1994年思科公司推出第一款面向客户端/服务器式工作组的交换机Catalyst 1200。这3个重要产品的问世，构成了过去约30年来企业的传统IT架构和网络服务的提供模式，即应用和服务部署在本地服务器，网络负责提供连接，将服务器上的应用和园区内的办公PC连接起来，满足企业正常办公的需求。

而今天，一切正在发生变化。如图2-4所示，随着企业数字化转型深入，互联网的使用者、连接对象、业务类型不断丰富，企业的IT架构和网络连接等主要发生了3个方面的变化。

第一，从终端侧看，连接对象从传统IT设备接入向海量物联网终端接入演进。以前接入网络的主要是办公电脑、打印机等传统IT设备，而未来，接入网络的终端数量呈爆发式增长，手机、便携式PC、智慧家居、物联网等都会进入企业、家庭和个人生活中。越来越多的具备智能系统和联网能力的设备接入网络，催生了更复杂的连接需求，也对网络承载能力提出更高要求。

第二，从连接场景来看，连接的场景从办公场景深入生产场景。以前的连接场景以办公为主，更多是支撑办公业务，相对来说，对网络要求较低，人对时延、抖动的变化并不十分敏感。而未来数字化将深入生产场景，2025年将有75%的企业生产系统上云。此时，对各类生产设备来说，一旦网络时延变长，很容易导致生产设备出现偏差。以制造行业运送钢水的天车为例，一旦网络不稳定，天车倾倒钢水的位置就会产生偏差，造成安全事故，所以生产场景对网络的质量要求大大提升。

第三，从连接应用来看，云化应用牵引千行百业的核心业务上云。连接的应用从本地逐步迁移至云端。据2021年国际知名软件资产管理商Flexera发布的《2021年云计算市场发展状态报告》，92%的企业在IT架构上选择多云战略^[7]。OA（Office Automation，办公自动化）/OT（Organizational Training，组织培训）业务陆续从本地服务器迁移到云端，企业在业务迁移到云平台时，对云计算有更优服务的追求，快速入云、高质量差异化业务体验、云安全和数据安全等成为入云后的迫切需求。由于云业务变化快速，网络需要具备快速开通和多业务承载的能力。

2.4 IPv6为互联网换上高效引擎

依托飞速发展的各种通信技术，互联网已经成为网络空间最重要的信息基础设施和网络信息体系最基础的承载平台。

互联网的核心基础就是IP，从互联网出现到今天已有50余年，IPv4是目前使用最为广泛的协议。IPv4凭借其“以端为中心，尽力而为”的思想，对互联网的蓬勃发展起到了举足轻重的作用。现今互联网已经成为世界各国的重要基础设施，互联网用户数量不断攀升。截至2021年1月，全球互联网用户数量为46.6亿，这个数字已经超过了IPv4所能提供的最大地址数量（大约43亿个）。

然而，IPv4标准制定的时间较早，无法预料到当今企业的革命式变化，处理很多问题时显得捉襟见肘。从IPv4网络架构与实践来看，主要面临的问题与挑战有如下几点。

●公有IP地址数量不足：IPv4地址由全球5个互联网地址分配机构管理、负责区域的地址分配，实际可用IPv4地址约36.47亿个，已在2019年全部分配完毕，这意味着没有更多的IPv4地址可以分配给网络服务提供商或企业。作为严重稀缺资源，用户申请固定公有IP地址的困难加大，并且费用十分昂贵。

●私有地址交流效率低：在IPv4地址枯竭阶段和IPv6过渡工作未完成之前，通过NAT（Network Address Translation，网络地址转换）技术暂时解决了地址匮乏和爆炸式增长的入网需求问题，但NAT技术本身也存在不足，如增加了网络的复杂度。维护IP地址及端口号映射关系而增加了网络设备工作负担，使网络整体结构变得脆弱。互联网的本质是提供人与人之间的连接，NAT破坏了这个原则。

●设备维护的路由表表项数量过大：IPv4发展初期的分配规划问题造成许多IPv4地址的分配不连续，不能有效聚合路由。日益庞大的路由表耗用大量内存，对设备成本和转发效率产生影响。

●不易进行自动配置和重新编址：IPv4地址只有32 bit，并且地址分配不均衡，导致在网络扩容或重新部署时，经常需要重新分配IP地址，故维护工作量较大。

●远程访问无法保证业务质量：在传统的企业组网配置中，对于移动用户（移动办公人员）、远端用户和合作伙伴的联网需求，一般会通过VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网）技术以专用软件、专用/集成硬件或搭建VPN服务器等方式实现。由此带来了软件开发运维复杂度高、硬件产品方案兼容性差、IT投入成本大、安全风险高等问题，并且企业无法预料基于公共互联网传输的可靠性，在面对大流量传输时无法实现差异化保证业务质量。

●安全溯源困难：IPv4制定时缺乏针对安全性的系统设计，因此固有的框架结构不能支持端到端的安全。企业正在使用的IPv4网络，由于其在设计时几乎没有考虑安全性，随着地址枯竭和分配严重不平衡，NAT方式成为主流选择。即NAT背后的终端用户分配到的一般都是私有地址，网络中一旦有非法信息发布或者病毒传播，是难以追溯到源地址的，这大大加剧了网络安全问题。

企业要解决体验、效率和速度的问题，对应的网络也需要具备相应的能力，以便满足企业业务转型的需要。建设具备相应能力的网络，需要全新的技术标准与架构，业界一致认为IPv6是下一代互联网的起点和必然趋势。相对IPv4来讲，IPv6的优势不仅是拥有充足的IP地址，更是针对性地解决了IPv4的一些弊端。IPv6^[8]为互联网换上了一个简捷、高效的引擎，可以使互联网摆脱日益复杂和难以管控的局面，从而变得更加稳定、可靠、高效和安全。IPv6与IPv4的对比具体如表2-1所示。