El crecimiento exponencial de Internet está llevando hacia el agotamiento de las direcciones IPv4, es decir a la progresiva merma de la cantidad de direcciones IPv4 disponibles. Este tema ha sido una preocupación desde los años 80. Como consecuencia, se ha convertido en el factor impulsor en la creación y adopción de diversas nuevas tecnologías, incluidas las redes classful, las direcciones CIDR e IPv6; asimismo, ha sido un elemento clave en la adopción de NAT (Network Address Translation por sus siglas en inglés).

El agotamiento de las direcciones de Internet basadas en el protocolo IPv4 anunciadas por numerosos expertos y confirmadas por ICANN (Corporación de Internet para la Asignación de Nombres y Números) es una realidad de la que no podemos escapar. La solución es la implantación de la versión 6 del protocolo IP (IPv6) con capacidad para soportar hasta 340 sextillones de direcciones es decir un número de Ips casi inagotable.
Desde el año 2007, IPv6 se ve como una solución a largo plazo para el agotamiento de las direcciones IPv4 aunque su implantación se está realizando a un paso muy lento. A medida que se acerca el plazo límite del agotamiento de la dirección IPv4, la mayoría de vendedores de equipos e ISPs están empezando a considerar el uso generalizado de IPv6.

Cada host de una red, como las computadoras, celulares o las impresoras, tiene asignada una dirección IP única que se utiliza para comunicarse con otros hosts en dicha red, que normalmente se expresan en formato decimal separado por puntos (por ejemplo 66.230.200.100). Cada octeto, o parte de una dirección, debe ser un número entre 0 y 255 y, como consecuencia, habrá un máximo de 4.294.967.296 direcciones disponibles para uso. Sin embargo, un gran número de direcciones se reservan para uso local y, por ello, no están disponibles para Internet.

Las direcciones IP pueden ser de diferentes tipos o clases (A, B, C, D y E). Una red de clase A se reserva, en la actualidad para los Gobiernos, y en el pasado también para grandes empresas como por ejemplo Hewlett Packard, IBM, etc. Las direcciones de clase B se otorgan a medianas empresas. Los usuarios "normales" usarán direcciones de clase C, se pierde así un rango de direcciones IP importante.

No hay suficientes direcciones IPv4 para enrutar públicamente y proporcionar una dirección distinta para cada speaker IPv4 (que incluye computadoas de escritorio o portátiles, teléfonos móviles, dispositivos integrados y hosts virtuales). Este problema se minimiza mediante la NAT, por medio de la cual diversos host de redes de área local (LAN) puede compartir una única dirección IP pública de Internet . Los datos enviados por los hosts individuales a Internet indican tanto su dirección fuente como la IP pública utilizada y el router que proporciona el acceso es capaz de "seguir la pista" de qué host ha originado el tráfico en la red y responde en consecuencia. Lo anterior es un caso similar al de los teléfonos de oficinas, que comparten un mismo número y que, a su vez, cada uno tiene una extensión para distinguirse.

La aplicación de IPv6 se está llevando a cabo desde hace algún tiempo aunque de una forma demasiado pausada según ha sido calificado por algunos expertos. La proliferación de todo tipo de dispositivos conectados a Internet ha provocado que las previsiones acerca de cuando dispondremos de la última dirección IP sobre el viejo protocolo, se vayan reduciendo gradualmente hasta conocer recientemente a través de una entrevista que daba al periódico El País, Jordi Palet, miembro del comité operativo de IPv6 Task Force, que IPv4 estará al límite de su capacidad en el año 2011.

Cuando se entregue la última dirección de iPv4, habrá dos Internets distintos ya que quienes accedan desde iPv4 no podrán disfrutar de nuevos servicios y aplicaciones más complejas. Es posible por ejemplo que estos usuarios no puedan usar la telefonía por voz IP con alguien al que ya solo le hayan atribuido una dirección iPv6.

Para que la transición a IPv6 sea real, los usuarios debemos cambiar el router y aquellos dispositivos que no soporten el IPv6, aquellos equipos con más de cinco años pueden tener problemas para soportar el nuevo protocolo.