IPv6的一个显著特点是具有128位地址。但是庞大的地址空间同时也为管理带了许多问题。进行IPv6地址规划需要综合考虑多方面的因素，包括对路由效率的影响，对未来网络发展的影响，以及对运营商的影响等。
地址格式的沿革和变化
IPv6地址中最重要的是全球单播地址。IETF在1995年最早对IPv6全球单播地址的格式进行了定义，当时的全球单播地址分两类，分别是基于运营商的单播地址和基于地理位置的单播地址，各占地址空间的八分之一。
基于运营商的单播地址不适合分支机构分布分散的大型机构，因为其中的许多分支机构可能会使用不同的供应商，为地址管理带来难度；基于地理位置的分配方法则要求使用额外的路由器单独进行寻址，增加了复杂性和成本，遭到了运营商们的反对。此外，IPv6的自动配置功能也不支持基于地理位置的分配。
1998年IETF对IPv6全球单播格式进行了修订，取消了基于地理位置的地址格式，并以全球可聚单播地址代替了基于供应商的地址。全球可聚单播地址的格式如下所示：
图1 RFC2373规定的全球可聚单播地址格式
其中FP固定为二进制字符串001；TLA ID为顶级集聚标识符；RES是保留字段; NLA ID为下一级集聚标识符；SLA ID为站点级集聚标识符，Interface ID为接口标识符。
这种地址格式能够将路由表长度限制在一个可接受的范围内，但是缺乏灵活性，同时，如何分配TLA ID及NLA ID也是一个难点。
2003年，IETF重新定义了全球可聚单播地址的格式，其结构如图2所示，这是目前使用的IPv6全球单播地址格式。其中，除了嵌有IPv4的IPv6地址外，其余所有的全球可聚单播地址的接口标识符部分都固定为64位，即n+m=64。
图2 RFC3513规定的全球可聚单播地址格式
新的全球可聚单播地址格式取消了有关TLA ID，NLA ID和SLA ID的固定划分，使得全球可路由前缀和子网标识符部分的长度可以动态变化，只需要满足n+m=64即可。全球可路由前缀部分的具体划分由各个地区级Internet注册机构(Regional Internet Registry，RIR)和运营商来决定。
ICANN的分配原则
负责全球IPv6地址分配的互联网域名与地址分配机构(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers，ICANN)规定，IPv6全球单播地址的分配是分级进行的：ICANN先将部分IPv6地址分配给RIR，然后由这些RIR负责地区的IPv6地址分配。目前全球共有5个RIR，分别为：北美互联网地址分配机构(American Registry for Internet Numbers，ARIN)，欧洲IP地址注册中心(Réseaux IP Européens Network Coordination Centre，RIPE NCC)，拉丁美洲及加勒比互联网络信息中心(Latin America and Caribbean Network Information Center，LACNIC)，非洲互联网信息中心(Africa Network Information Center，AFRINIC)，以及亚太地区网络信息中心(Asia and Pacific Network Information Center，APNIC)。
根据由ARIN ，RIPE NCC及APNIC共同起草的正式文件提出的建议，对IPv6全球单播地址的规划和管理方案应符合以下基本原则：
第一，惟一性。被分配出去的IPv6地址必须保证在全球范围内是惟一的，以保证每台主机都能被正确的识别。
第二，可记录性。已分配出去的地址块必须记录在数据库中，为定位网络故障提供依据。
第三，可聚集性。地址空间应该尽量划分为层次，以保证聚集性，缩短路由表长度。同时，对地址的分配要尽量避免地址碎片出现。
第四，节约性。地址申请者必须提供完整的书面报告，证明它确实需要这么多地址。同时，应该避免闲置被分配出去的地址。
第五，公平性。所有的团体，无论其所处地理位置或所属国家，都具有公平地使用IPv6全球单播地址的权利。
第六，可扩展性。考虑到网络的高速增长，必须在一段时间内留给地址申请者足够的地址增长空间，而不需要它频繁地向上一级组织申请新的地址。
以上仅为分配IPv6全球单播地址的一些指导性原则，在实际管理中可能无法完全满足。例如公平性，现在IPv6地址的分配基本还是“先到先得”，这对于后来者有失公允。又如节约性，在许多发达国家，企业竞相申请大地址块的现象越演越烈，但RIR难以考察这种行为究竟是实际需要还是地址抢占。另外，节约性和可扩展性二者间也存在一定矛盾，目前RIR只能够根据企业在申请地址时提交的发展计划来进行考察和衡量，以在节约性和可扩展性之间取得相对平衡。
国际上对申请IPv6的地址段有一个最低限制，一般少于“/48”的地址段申请，各RIR都不受理，而“/32”是缺省的分配值。ICANN现在对IPv6的管理政策是鼓励申请，对申请上限没有明确规定，只要企业或科研机构提供足够的证据证明自己确实有需求，它们就能申请到足够的地址。
三种地址规划方案比较
对IPv6全球单播地址进行规划最重要的是对全球可路由前缀的规划。最近IETF的网络工作组提出前缀划分可以从以下几个方面进行考虑：
1.根据地理范围进行划分：为在地理上属于同一范围的所有子网分配共同的网络前缀。
2.根据组织范围进行划分：为属于同一组织的所有团体分配共同的网络前缀。
3.根据服务类型进行划分：为预定义好的服务(如：VoIP，QoS等)分配特定的网络前缀。
理论上，基于地理位置的前缀划分方法具有方向性，最容易找到最短路径，且相对其他两种方案更具有稳定性。但是从历史上来看，IPv4地址是根据组织范围进行划分的方案来分配的，而且由于广泛采用无类域间路由，使得IPv4在地理分布上更加具有无序性。因此若单纯采用基于地理位置的前缀划分方法，当向IPv6过渡时，就需要对IPv4地址进行重新编号；或者是保留额外的路由器专门进行这类地址的处理，同时还将导致路由算法的复杂化。
根据组织范围进行前缀划分的方案实际上是把前缀划分的权力交给了各级运营商，最大好处是使运营商可以自由选择对自己最有利的分配方法, 便于管理。但是该方案一方面维护了运营商的利益，使其进行网络升级的难度降低，另一方面却可能损害最终用户的利益。由于前缀划分的权力掌握在运营商手里，它必然选择对自身商业价值最高的划分方案，而不是采用对用户最有利的方案。目前全球可聚单播地址分配实际上是一种根据组织范围进行划分的方案。
根据服务类型进行划分的方案最大的缺点在于无法充分体现路由信息。此外，如何划分服务类型也是一个难点。文献6《一种站点级IPv6地址分配方案》一文中提出将根据服务类型进行划分的方案应用于子网标示符部分的划分。该方案在局域网范围内是可行的。
综上所述，三种地址规划方案各有优劣，在提出地址划分方案时可以考虑综合使用各种方法，达到各方利益的相对平衡，才能利于网络的长期健康发展。
IPv6地址全球分配情况
目前各RIR分配的主要是IPv6全球单播地址。地址申请者根据自己的需要，向RIR提交一份正式的书面申请，详细描述本组织或企业两年内的网络发展计划，RIR在相关分配原则(如前所述)的指导下，经过仔细的审核，确定是否将地址分配给申请者。
根据来自RIPE NCC的官方网站上的数据(截至2006年9月12日)，我们对已分配的IPv6地址块进行了统计和分析。
图3 世界五大RIR已分配地址总数比较
图3显示的是截止至2006年9月12日世界5个RIR已分配的IPv6地址总数的比较。
由图可见，RIPE NCC与APNIC分得的IPv6地址最多，二者相加已经占去了全球已分配IPv6地址总数的99.53%，远远超过其他三个分配机构。
IPv6地址分配数目的多少显示了一个地区对IPv6技术的重视程度，申请的IPv6地址越多，说明IPv6相关的研究与应用就越红火。
非洲和拉丁美洲都是发展中国家，有关IPv6的研究和应用才刚刚起步，因此其申请量较小。美国所属的北美洲地区虽然都是发达国家，但是由于已经拥有大量IPv4地址，对地址的需求短期内并不紧迫。欧洲和亚洲作为IPv4地址匮乏的最大受害者，是IPv6技术最积极的推动者。他们申请了大量地址以期在新一轮的网络竞赛中取得有利位置。
图4 各RIR历年已分配的IPv6地址数目
图4给出5个RIR从1999年到2006年9月已分配IPv6地址数目的对比。由图可知，直到2004年，APNIC与RIPE NCC已分配的IPv6地址数目相差都不大。2005年，二者已分配的IPv6地址数目均有大幅度的增长，APNIC已分配的地址数目增长为2004年的2倍多，但RIPE NCC已分配的地址数目增长得更快，为2004年的3倍多，差距开始显现。到了2006年，RIPE NCC已分配地址数目继续保持高速增长，而APNIC IPv6地址的分配速度开始放缓，二者差距进一步加大。目前由RIPE NCC分配出去的IPv6地址数目几乎为APNIC分配数目的一倍。
图5 APNIC和ARIN每年分配出去的地址数目
图6 AFRINIC,ARIN及LACNIC每年分配出去的地址数目
图7 1999-2006各国(地区)拥有IPv6地址数目比较
图5和图6分别给出5个RIR每年分配出去的IPv6地址数目的情况。
由图5和图6可知，在2002年以前，各RIR每年分配的IPv6地址数目都很少，并且增长缓慢。这是因为在2002年之前，IPv6技术刚刚起步，大部分国家和机构对IPv6技术不是很了解，因此对IPv6地址申请积极性不高。2002年以后，各RIR每年申请的IPv6地址数目明显增多。2005年，除AFRINIC外，各RIR已经分配出去的IPv6地址数目都达到了顶峰。但是就2006年头9个月的统计显示，各RIR已经分配出去的IPv6地址总数有下降的趋势。原因分析如下：
从2002年起，各国开始逐步意识到IPv6的发展潜力，同时为了吸取在IPv4地址申请中的教训，许多国家和机构都开始积极地申请IPv6地址。此时各RIR一般都按大小为“/32”或小于“/32”的地址块为各申请者进行分配。
2003年9月2日，荷兰沃达丰公司申请到了一块大小为“/31”的地址块。自此，最大地址块申请记录不断被刷新。目前已经有包括法国电信在内的数家企业获得了大小为“/19”的地址块，这是目前世界上已分配的最大地址块。企业竞相申请大地址块的现象在图中表现为2004～2005年各RIR已分配地址数目的迅速增长。
然而，由于近年来IPv6商用推广的不顺利，真正具有IPv6特色的应用或必须由IPv6才能实现的应用一直没有出现，同时各企业和机构对IPv6地址申请的认识也逐渐趋于理性。到2006年，各主要发达国家的企业抢注IPv6地址的现象明显减少，整体表现为对IPv6地址的申请的下降趋势。
截止到2006年9月12日，全球拥有IPv6地址最多的前六位国家和地区分别为德国、法国、日本、韩国、澳大利亚和我国台湾地区(如图7)。其中台湾地区在2006年中已获得的IPv6地址数量排名全球第一。而我国大陆目前拥有的IPv6地址块数目仅为台湾地区的1.2%，为德国的0.28%。这种情况的造成一方面是因为我国企业的经验不足，在申请IPv6地址的过程走了很多弯路，付的钱多，得到的地址数目反而少；另一方面也反映出国内企业对IPv6技术的研究和商业实践热情远不及日德等国。
地址格式作为IPv6体系结构中的重要环节长期以来一直备受关注。随着理论研究的不断深入和实践的检验，IETF对IPv6地址格式进行了不断的修订。地址规划是IP通信的基础。IPv6地址体系结构和分配策略的更改意味着设计者和运营者要重新考虑现有的地址编址方式。提高IPv6地址的利用率，增强网络的可聚集性和可扩展性，是IPv6网络建设的主要问题之一。根据地域，组织及服务类型划分IPv6全球单播地址前缀各有优劣，到底哪种更有利于IPv6网络的发展仍旧有待实践的检验。
目前欧洲各国和亚洲的日韩等国申请的IPv6地址数目巨大，反映了这些国家对IPv6相关技术的重视。对我国企业而言，可以通过几家大的单位如中国互联网络信息中心(CNNIC)集中向APNIC进行申请，以降低IPv6地址资源申请和使用的成本，实现国内IPv6地址在数量和配置上的最优化。