1.3 为何需要IPv6
出于历史原因，美国的组织机构和政府大约占据了全球60%可分配的IPv4地址空间，剩余的40%地址空间则被全世界其他国家所共享。全球大约有64亿人，其中北美大约有3.3亿人，欧洲大约有8.07亿人，亚洲大约有36亿人，这就意味着占全球总人口5%的美国人拥有60%的可用IPv4地址空间，这就是亚洲在IPv6部署进度方面远远高于欧洲和美国的原因（上述统计信息截至2005年）。
提示
虽然IPv4地址空间的理论极限是43亿个，但由于早期的地址分配方法十分低效，使得某些组织机构获得了远远超出其需求的地址块，致使其余需要地址的用户无法获得足够的地址。如果能够重新分配IPv4地址空间，那么地址使用效率将会大大提升，但这是不可能的，在全球范围内重新分配地址并重新编址根本就不具备任何可操作性。此外还必须认识到，虽然目前的IPv4地址空间已几乎耗尽，但全球只有14%左右的人口接入了Internet。因此，如果希望为全球20%的人口提供Internet接入能力，那么就必须使用IPv6提供的巨大地址空间，而且这种计算方式还远没有考虑未来需要IP地址的设备数量可能达到几十亿台的可能性，因为所有行业的设备商都基于IP地址在开发其监视、控制和管理系统。
如前所述，IPv6工作组所做的工作并不仅仅是扩展地址空间，对于当前和未来许多复杂网络以及各种大量的IP设备来说，IPv6的自动配置功能都是必不可少的。传统的编址方法无法满足这些设备的管理需求，无状态自动配置机制将大大简化组织机构的管理开销。
扩展的地址空间以及Internet原始端到端模型的恢复，从根本上消除了NAT（Network Address Translation，网络地址转换）的必需性。NAT是一种通过将内部地址映射为公有地址，从而为大量使用私有地址的用户共享少量公有IPv4地址的机制。引入NAT的目的是在短期内解决IPv4地址空间有限的问题，当时的IPv6还未准备就绪（请参考RFC 1631；最初的NAT规范在2001年被RFC 3022所废止），因而NAT成为IPv4网络中非常普遍的现象，但是NAT却为网络管理和运行带来了十分严重的问题：为了实现地址映射，NAT必须修改IP报头中端节点的地址，因而为了实现应用级的透明性，NAT经常需要与ALG（Application Layer Gateway，应用层网关）协同使用。对于使用NAT的应用环境来说，大量协议和应用都会出现问题，IPSec和P2P应用就是两个最常见的例子。NAT带来的另一大问题就是网络融合过程出现的私有地址重叠问题，此时只能对其中的一个网络进行重新编址或者引入非常复杂的地址映射方案。由于NAT扩展有限地址空间的能力对IPv6来说毫无意义，因而IPv6在设计之初就不再支持NAT。
通过引入一种更加灵活的报头结构（扩展报头），IPv6成为一种更加开放也更具扩展性的协议，未来可以根据需要简单地定义新扩展报头并平滑地集成到协议集中。考虑到IPv4已经使用了30多年，因而IPv6在设计的时候完全借鉴了IPv4的发展经验，致力于开发出一种可扩展的基础架构，从而能够满足长期持续发展的需要。
韩国、日本、德国、法国和美国的宽带渗透率一直在快速持续增长，有些甚至已经达到65%甚至更多。事实上，2004年Nielsen//NetRatings的一项研究（http://www. nielsen-netratings.com）表明，加利福尼亚圣地亚哥的宽带渗透率已达到69%，这种具有充足带宽（与拨号上网服务相比较）的永久（always-on）连通性意味着设备联网的比例更高，许多消费电子制造商也纷纷利用该带宽。在线游戏不再局限于PC游戏，Sony公司的PlayStation 2、Nintendo DS以及Microsoft公司的Xbox等游戏终端都增加了在线服务能力。在日本，许多电信运营商都开始通过IP网络提供电视类服务（电影、视频内容等），甚至包括电冰箱、微波炉、热水器和浴缸在内的各种家用设施都开始具备联网能力。虽然现在看起来具备联网能力的浴缸有些傻，但是许多这类设备都通过联网能力实现了电源管理、远程控制、故障排查以及遥测/监控等目的。大量具备联网能力的处理需求催生了需要更多地址的设备，许多设备都不再是标准的用户界面，此时，IPv6地址空间加上邻居发现、自动配置和移动IPv6等功能特性，不但有助于迎接家庭计算的新纪元，而且绝对不会遇到当前协议下可能出现的大量令人头痛的配置工作。
无线产业（包括蜂窝无线通信以及基于802.1x、802.16、802.20的无线网络以及UMTS、UWB、MIMO等）的快速增长早已是不争的事实。某些国家（如意大利和英国）的蜂窝电话数量早已超过了人口数量。对于随时随地需要连续可达性以及对信息访问存在严重依赖性的世界来说，终端用户的移动性需求变得异乎寻常的重要。对于运营商特别是那些支持多种介质访问形式（如3G和WiMax）的运营商而言，将IP作为传输和路由数据包的方法非常有意义。蜂窝电话和PDA都已经能够访问Internet，与其他用户在线玩游戏、打电话，甚至观看流视频内容。与其使用不同传输协议来支持这些功能并创建转换应用程序来实现上述通信过程，还远不如直接利用现有的Internet和企业网基础设施来得效率高。从后面的技术分析来看，移动IPv6的设计思路十分高明，能够以一种非常高效的方式支持移动用户的通信需求，并且当用户在不同网络之间漫游时可以维护其连接性（即使这些网络使用了不同的介质访问类型）。
出于以上原因，目前世界范围内的IPv6部署浪潮已逐渐铺开。特别是日本和韩国，其生产网络和用户网络都已经开始使用基于IPv6的应用服务。据说中国也花费了数百万美元兴建新的基于IPv6的骨干网。欧盟则斥资数百万美元进行IPv6骨干网和创新业务的研究与部署，以尽可能地利用IPv6提供的先进功能特性。在印度，随着中产阶级的逐渐兴起以及印度在IT领域的强大实力，其在IPv6的部署和应用方面已经展现出实质性的兴趣。美国政府先后在2003年6月和2005年7月两次强制要求部署IPv6。澳大利亚、中国台湾、新加坡、英格兰和埃及等国家和地区也都做出了相似的声明。因此，IPv6的部署进度远高于本书第1版出版时的预期。
虽然仍然有人就IPv6对企业的价值有所疑问，但是必须承认，每个组织机构都必须仔细评估IPv6对其内部应用的益处并确定向IPv6迁移的最佳时机。在很多情况下，组织机构都能找到某种明智的方法，在不用将整个网络都迁移到IPv6的情况下即可解决某些“痛苦”的问题。向IPv6的过渡要采取整体规划下的逐步演进方式，不但要减少网络集成工作量，而且要确保网络切换时的稳定性。从第10章的案例研究可以看出，在引入IPv6的时候做好规划，不但能够大大节省相应的过渡成本，而且逐步引入方式可以根据实施阶段进行动态调整，从而节省大量金钱和精力，而且不会对现有的IPv4网络造成伤害。
无论存在哪种想法和顾虑，都不能忘记IPv6最本质的优势。IPv6采用了新结构和扩展方式，能够为新一代服务提供坚实的基础。也许不久的将来，市场上就会出现不支持IPv4的设备和服务，这就为厂商和服务提供商开辟了新市场和新的商业机会。先发优势是巨大的，犹如利用IPv6进行技术更新可以带来延长当前产品周期的机遇一样。另一方面，也意味着组织机构和用户可能会在中期需要这类服务，因而仔细地将新协议集成到现有网络中并采取非破坏性的方式是非常明智的。按步骤逐步实施，就能为这些新业务提供很好的网络基础设施，也就避免了未经全面规划就仓促引入基于IPv6的关键性商业应用所带来的高成本或其他风险。