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。