IPv6(Internet Protocol Version 6，下一代IP协议）解决哪些问题？

• IPv4地址的耗尽（于2011年2月耗尽），32bit的地址段大小已经明显枯竭了。不少运营商通过NAT技术变相的扩充地址池（将多个私网地址NAT成单个公网地址，进而缩减公网地址的利用，NAT分静态NAT、动态NAT、PNAT等）。NAT技术能够让由私有IP构成的局域网内所有的计算机通过一台具有公网IP和NAT功能的网络设备联入公网(Internet)，也就是说一个局域网就只需要一个或很少几个公网IP就行了，从而达到了节约公网IP地址的目的。然后NAT技术也只是起到缓解作用，远水解不了近渴，NAT技术随之带来了溯源等安全性问题（NAT技术隐藏了私网地址）。因此IPv6的出现可以彻底解决地址短缺问题（128bit的地址段2^128，保守估算IPv6实际可分配的地址，整个地球的每平方米面积上可分配1000多个地址）。
• IP安全性考虑（支持IPsec），IPv6扩展了地址层次结构，采用灵活的首部格式（定义了许多扩展首部），IPv6允许数据包含有选项的控制信息（选项放在有效荷载中）。

IPv6中的IPSec选项可以对IP层上的通信提供加密和授权，可以实现远程企业内部网的无缝接入，IPSec的认证报文用于保证数据的一致性，而封装的安全负载报头用于保证数据的保密性和数据的一致性。在IPv4里也支持IPSec，但IPv4的IPSec是通过叠加方式实现的，在IPv4报文之前再加上一个IPSec头，一方面需要支持增减IPSec头的设备，另一方面两个报文会使报文携带数据的有效载荷变少了，传输效率下降，和IPv6的实现方式没法比。另外，病毒和互联网蠕虫是最让人头疼的网络攻击行为，在IPv4的网络里饱受其苦，这种传播方式在IPv6的网络中就玩不转了，这些病毒或蠕虫还想通过扫描地址段的方式来找到有机可乘的主机就犹如大海捞针，IPv6的安全性得到提升。

• IPv6服务质量更棒，IPv6地址中QoS服务质量主要有两部分：一个8位的业务流量类别Traffic Class和一个新的20位的流标签Flow Label，业务流字段扩大到1个字节，这就可以定义256个级别的优先级，对各种多媒体信息根据紧急性确定数据包的优先级，从而保证每一项服务都能达到用户满意的质量，这与IPv4中的TOS（服务质量字段）相比已经有了很大提高。IPv6还包含一些关于控制QoS的消息，实现优先级控制和QoS保证，将很大程度上改善服务质量。

IPv4升级的原因有如下六点：

1. 地址太少，32bit 才42亿多个地址，因为地址缺乏，产生中间技术NAT。---本质原因
2. IPv4复杂的报头(基础包头就20byte)，网络节点处理效率不高
3. 重编制困难，复杂的路由器和主机配置。要么手工配置或者dhcp。
4. 很大的路由表，地址分配杂乱无章。Internet公网路由条目20来万条。IANA前期派发地址没有遵循CIDR。
5. 部署安全，组播，移动比较麻烦。IPsec 若是NAT则不可以部署IPsec VPN(NAT破坏了端到端的连接性)，并且是需要大量的命令。但是IPv6是集成了IPsec的，基本不需要太多命令。
6. 移动性，IPv6内部已经集成了移动性。对移动终端的支持很好。

IPv6报文结构（与v4对比）