随着移动互联网、物联网、三网融合等应用的不断发展,除了电脑,iPad、手机、电视、冰箱、空调、日用品甚至万事万物都可能成为互联网终端,都需要分配IP地址,目前广泛部署使用的IPv4协议也日益显示出其设计上的不足:IPv4地址空间严重不足。据某权威部门推算,未来5年我国IP需求量约为345亿,其中移动互联网约为10亿,物联网预计需求量约为100亿,固定互联网约5亿,而按照IP地址33%的利用率来推算,我国未来IP用户需求量将达到345亿,远远超过我国IPv4的地址数量2.78亿(2010年12月数据),也大大超过了全球IPv4的理论地址数43亿。来自IANA(国际互联网数字分配机构)的消息显示, IPv4地址已于2011年2月3日分配完毕,全球IP地址总库已经枯竭。这一现象被称“网络泰坦尼克危机”。
此外,IPv4还存在骨干路由器维护的路由表表项数量过大、不易进行自动配置和重新编址、不能解决日益突出的安全问题等先天不足。虽然针对IPv4地址短缺问题,也出现了多种解决方案,比较有代表性的是NAT,然而NAT广泛的部署,解决了地址短缺问题,也带来一些问题:NAT破坏了IP端到端模型;存在单点失效,降低了网络可靠性;非NAT友好应用支持问题;不支持端到端的安全;网络扩容和重新部署困难;NAT也不能解决所有地址短缺问题。
而IPv6协议的提出,彻底解决了IPv4地址空间即将耗尽的问题。IPv4的理论地址数有43亿个,而采用IPv6的IP地址数量为2的128次方。这个数字的概念是,如果全球有1800亿亿网民,每人拥有1800亿亿互联网终端,所有这些终端同时上网,IP地址仍有富余。
此外,相比IPv4,IPv6也提供了一些新的特性和改善措施:层次化的路由结构;支持自动配置,即插即用;支持端到端的安全;QoS能力,对各种信息根据紧急性和服务类别确定数据包的优先级;支持移动特性;增强的组播(Multicast)支持以及对流的支持(Flow-control);增加IP在整合其他网络的兼容性。