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IPv6在IPv4的基礎上進行改進，它的一個重要的設計目標是與IPv4兼容，因為不可能要求立即將所有節點都演進到新的協議版本，如果沒有一個過渡方案，再先進的協議也沒有實用意義。 如何完成從IPv4到IPv6的轉換，是IPv6發展需要解決的第一個問題。目前，IETF已經成立了專門的工作組，研究IPv4到IPv6的過渡問題和高效無縫互通問題，並且已提出了很多方案。為了實現IPv4到IPv6過渡的逐步演進、逐步部署、地址兼容、降低費用四個目標，IETF推薦了雙協議棧、隧道技術以及NAT等演進方案。這些演進方案已經在歐洲、日本以及我國的商用或實驗網絡中得到論證和實踐。這些演進方案需要進一步與中國具體的網絡實踐和運營實踐相結合，需要在大規模的商用實踐中論證、發展與完善。
雙協議棧技術
雙協議棧技術是使IPv6節點與IPv4節點兼容的最直接方式，應用對象是主機、路由器等通信節點。支持雙協議棧的IPv6節點與IPv6節點互通時使用IPv6協議棧，與IPv4節點互通時藉助於4over6使用IPv4協議棧。IPv6節點訪問IPv4節點時，先向雙棧服務器申請一個臨時 IPv4地址，同時從雙棧服務器得到網關路由器的TEP（TunnelEndPoint）IPv6地址。IPv6節點在此基礎上形成一個4over6的 IP包，4over6包經過IPv6網傳到網關路由器，網關路由器將其IPv6頭去掉，將IPv4包通過IPv4網絡送往IPv4節點。網關路由器要記住 IPv6源地址與IPv4臨時地址的對應關係，以便反方向將IPv4節點發來的IP包轉發到IPv6節點。這種方式對IPv4和IPv6提供了完全的兼容，但由於需要雙路由基礎設施，增加了網絡的複雜度，依然無法解決IP地址耗盡的問題。
隧道技術
隨着IPv6網絡的發展，出現了許多局部的IPv6網絡，但是這些IPv6網絡需要通過IPv4骨幹網絡相連。將這些孤立的“IPv6島”相互聯通必須使用隧道技術。利用隧道技術，可以通過現有的運行IPv4協議的Internet骨幹網絡將局部的IPv6網絡連接起來，因而是IPv4向 IPv6過渡的初期最易於採用的技術。
路由器將IPv6的數據分組封裝入IPv4，IPv4分組的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道的出口處，再將 IPv6分組取出轉發給目的站點。隧道技術只要求在隧道的入口和出口處進行修改，對其他部分沒有要求，因而非常容易實現。但是隧道技術不能實現IPv4主機與IPv6主機的直接通信。
網絡地址轉換/協議轉換技術
網絡地址轉換/協議轉換技術通過與SIIT協議轉換和傳統的IPv4下的動態地址翻譯以及適當的應用層網關相結合，實現了只安裝了IPv6的主機和只安裝了IPv4機器的大部分應用的相互通信，是一種純IPv6節點和IPv4節點間的互通方式，所有包括地址、協議在內的轉換工作都由網絡設備來完成。支持NAT－PT的網關路由器應具有IPv4地址池，在從IPv6向IPv4域中轉發包時使用。此外，網關路由器支持DNS－ALG，在IPv6節點訪問IPv4節點時發揮作用。NAT－PT方式的優點是不需要進行IPv4、IPv6節點的升級改造；缺點是IPv4節點訪問IPv6節點的實現方法比較複雜，網絡設備進行協議轉換、地址轉換的處理開銷較大，一般在其他互通方式無法使用的情況下使用。
上述技術在很大程度上依賴於從支持IPv4的互聯網到支持IPv6的互聯網的轉換，我們期待IPv4和IPv6可在這一轉換過程中互相兼容。目前，6to4機制便是較為流行的實現手段之一。6to4技術轉換策略計劃者考慮的關鍵問題是，當使用者對ISP所提供的基本IPv6傳輸協議還沒有合理的選擇時，如何激活IPv6路由域間的連通性。當缺少本地IPv6服務時，提供連通性的解決辦法之一是將IPv6的分組封裝到IPv4的分組中。6to4是一種自動構造隧道的方式，它的好處在於只需要一個全球唯一的IPv4地址便可使得整個站點獲得IPv6的連接。在IPv4NAT協議中加入對IPv6和 6to4的支持，是一個很吸引人的過渡方案。
總之，從IPv4向IPv6的過渡是人們未來實現全球Internet不可跨越的步驟，它不是一朝一夕就可以辦得到的。從IPv4向IPv6的轉換是一個相當長的過渡時期，在此過渡期間需要IPv4與IPv6共存，並解決好互相兼容的問題，逐步實現平滑地演進，最終讓所有的網絡節點都運行 IPv6，充分發揮IPv6在地址空間、性能和安全性等方面的優勢。