На протяжении многих лет протокол IPv4 периодически обновлялся для решения новых задач. Тем не менее, даже в результате изменений IPv4 по-прежнему имеет три основных недостатка.
- Нехватка IP-адресов. IPv4 может предложить лишь ограниченное количество уникальных общедоступных IP-адресов. Несмотря на то, что существует примерно 4 миллиарда IPv4-адресов, возросшее число новых устройств, в которых используется протокол IP, а также потенциальный рост менее развитых регионов привели к необходимости дополнительно увеличить количество адресов.
- Расширение таблицы интернет-маршрутизации. Таблица маршрутизации используется маршрутизаторами для определения оптимальных путей пересылки данных. По мере увеличения количества серверов (узлов), подключённых к Интернету, также растет число сетевых маршрутов. Эти маршруты IPv4 потребляют значительное количество памяти и ресурсов процессоров интернет-маршрутизаторов.
- Нехватка сквозных соединений. Преобразование сетевых адресов (NAT) представляет собой технологию, которая обычно применяется в сетях IPv4. NAT позволяет различным устройствам совместно использовать один публичный IP-адрес. При этом, поскольку публичный IP-адрес используется совместно, IP-адрес узла внутренней сети скрыт. Это может представлять проблему при использовании технологий, для которых необходимы сквозные подключения.