互联网地址系统正在迁移，因为IPv4资源基本耗尽，而它的继任者IPv6虽然已经存在了二十多年，却仍未完全取代前者。要理解这种缓慢的过渡，我们需要从两者最根本的区别说起。

最核心的区别在于地址空间的大小。IPv4地址由32位二进制数构成，理论上有约43亿个地址。这个数字在上世纪互联网设计之初看似是天文数字，但在全球数十亿设备接入网络的今天，早已捉襟见肘。为了解决地址短缺，网络地址转换（NAT）等技术被广泛采用，它允许多个设备共享一个公网IP地址，但这只是一种折中方案，破坏了互联网端到端连接的设计初衷。而IPv6地址长度为128位，其地址数量是一个难以想象的数字——约3.4×10^38个。这个数量级意味着地球上每一粒沙子都可以分配到一个IPv6地址后还绰绰有余。地址枯竭的问题在理论上被一劳永逸地解决了。

在地址的表示形式上，两者也截然不同。IPv4地址采用点分十进制表示，例如“192.168.1.1”，人们相对熟悉。IPv6地址则采用十六进制表示，由八组四位十六进制数构成，组之间用冒号分隔，例如“2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334”。为了书写简洁，IPv6允许省略前导零，并用双冒号“::”代替连续多组零，但双冒号在整个地址中只能使用一次。这种格式对初学者来说可能显得复杂。

数据包头部格式的不同直接影响着网络处理效率。IPv4的头部长度可变，最少20字节，包含12个基本字段。这种灵活性在早期有其优势，但路由器在处理时需要更多检查，效率较低。IPv6采用了固定40字节的简化头部结构，字段数量减少到8个。这种设计使路由器能更快地处理数据包转发，提升了网络性能。例如，IPv6将分片功能从路由器转移到终端设备，减少了路由器的负担。同时，IPv6原生支持IPsec扩展头部，为网络层通信提供了内置的安全性框架，而IPv4的IPsec支持是可选的附加功能。

在地址配置和管理方式上，IPv6引入了重要改进。IPv4地址通常需要手动配置或通过DHCP服务器动态分配。IPv6则强调自动配置能力，主要支持无状态地址自动配置。在这个机制下，设备可以结合网络前缀（通常由路由器通告）和自己的接口标识符（通常由MAC地址派生）自动生成一个全球唯一的IPv6地址。这简化了网络管理，特别是在移动设备切换网络时。你可以通过以下命令在Linux系统上查看本机的IPv6地址配置情况：

ip -6 addr show

尽管IPv6在技术上优势明显，但要全面替代IPv4仍面临多重现实困难。首先是兼容性问题。IPv6与IPv4并不直接兼容，它们本质上是两种不同的网络层协议。IPv4设备无法直接与IPv6设备通信，反之亦然。虽然存在双栈、隧道和协议翻译等过渡技术，但都增加了网络架构的复杂性和管理成本。双栈要求设备同时运行两种协议栈，消耗更多资源；隧道技术将IPv6数据包封装在IPv4数据包中传输，会影响性能；协议翻译则可能破坏某些应用功能。

其次，巨大的基础设施惯性是主要障碍。全球范围内，仍有海量的网络设备、服务器、应用程序和网络服务只支持IPv4。更新这些基础设施需要巨大的时间和经济成本。许多企业和机构缺乏立即升级的动力，特别是当NAT等技术仍能勉强维持IPv4网络运行时。这种“还能用就不换”的心态显著减缓了过渡进程。

第三，技术知识和资源配置不均衡。部署和维护IPv6网络需要专业的知识和技能，而许多网络管理员更熟悉IPv4环境。同时，全球范围内的IPv6部署进展不一，一些地区和网络服务提供商在IPv6支持上仍落后，导致用户无法获得完整的IPv6体验。

那么，这种过渡何时能完成？根据谷歌的统计，全球通过IPv6访问其服务的用户比例在2023年已超过40%，一些国家如印度、德国的比例已超过60%。这是一个积极的信号，但距离全面完成仍有很长的路。业界普遍认为，未来互联网将是IPv4与IPv6长期共存的双栈环境，而非IPv6完全取代IPv4。可以预见的是，在未来五到十年内，IPv6将成为新设备和网络服务的主流选择，而IPv4将逐渐退居为遗留系统，通过有限的互通技术维持关键连接。

对于普通用户和网络管理者来说，了解这两种协议的区别并开始为IPv6过渡做准备是明智的。检查你的家庭路由器是否支持IPv6，确认你的互联网服务提供商是否提供IPv6连接，测试你的网站在IPv6环境下的可访问性，这些都是切实可行的步骤。