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下一代互联网始于美国克林顿政府1995年的NGI计划。“9·11”事件之后，全球的反恐战争让世界重新思考互联网，国家战略及安全的需求与日俱增，各国在下一代互联网研究的投入上也逐渐升温。
现有互联网的可扩展性、安全性、可控可管及端到端问题等，都给下一代互联网的发展提出挑战。互联网的体系结构、路由表膨胀、安全、地址不足等问题日益突出，而迫在眉睫的 IP地址耗尽问题则首先受到全球关注。目前 IPv4网络承载了全球80%的信息流，互联网面临着可扩展性、安全性、高性能、实时性和移动性的挑战，于是世界各地都开始了NGI的研究。 全世界的NGI试验床从1998年开始逐渐连接起来，包括Internet2、GEANT2、APAN/TEIN2等，与此同时国际互联网工程技术组织（IETF）也在开展NGI和IPv6标准的制定。工业界已经作好了准备，未来互联网的研究项目也已展开，比如GENI和FIND。
NGI面临的核心问题在于IPv4地址将在2010年用尽。
1992年，互联网开始商用。商业服务的增加，应用的层出不穷，终端急剧膨胀，路由以超线性速度增长，IP地址资源的枯竭趋势不可避免。2007年，IETF有一项相关预测是关于IANA何时用完所有未分配的号码池，预测的结果是2010年6月。
IETF的工程师很早就考虑到IPv4地址告磬的问题，因而提出地址协议第六版（IPv6），而IPv6的协议于1995年被IETF确定，这一协议将使IP地址容量达到3.4×1038。很多人形象地说，地球上每一粒沙子都能获得一个地址。
目前对下一代互联网的研究中，IPv6被广泛认为是较成熟的方案。国际互联网普遍认同的是，互联网核心问题是目前IP地址、前缀、路由的增长态势在很长一段时期内不会改变，而且用IPv6取代IPv4是维持当前增长趋势，或者创造一种全新的可持续增长方式的唯一途径。
第69届IETF会议探讨了大规模编址和路由，因为有10000M个活跃IP和10M个Multi-homing的IP地址。第70次IETF会议着重探讨了IPv6网络的运营和管理，以及从IPv4到IPv6的过渡问题。第72次会议则进行了IPv6实际使用效果的探讨。
值得注意的是，2008年5月，美国突然加大了IPv6地址申请量，IPv6地址量从4月份位居世界11位一跃成为世界第一。 欧盟2010年转换到IPv6的计划,日本、韩国、新加坡等在下一代互联网中引入IPv6的进程加速，都预示着全球在IPv4资源枯竭之前的布局加速。 与此同时，中国的互联网发展也进入一个高速成长期。中国的互联网用户数目前已经达到253000000，过去一年增长了56.2%。中国的IPv4地址数为158000000，年增长33.7%，目前占全世界的5.9%。而形成鲜明对比的是，中国的IPv4地址数量，还不及美国一个大学拥有的地址数量。
遵循市场规律，接受和过渡到IPv6将会绝大程度上决定于商业决策，而通过使用IPv6节省大量资金将成为一个主要动力。
在下一代互联网的研究进程中，IPv6将是一个成熟的起点，它主要解决了地址的问题，解决了当前最紧迫的可扩展性问题。但是，IPv6不等于下一代互联网，正如互联网开创之初，人们无法想象它的广泛应用一样，下一代互联网也同样充满了创新和挑战的空间。用IPv6搭建的下一代互联网仅仅是下一代互联网技术和应用创新的起点。
由于受到IPv4及其相关协议的限制，目前互联网上在解决重大技术挑战方面进展缓慢。由于采用了IPv6协议，下一代互联网将拥有海量地址空间，为逐步解决目前互联网面临的重大技术挑战提供了崭新的技术试验平台。
发展下一代互联网必须解决三个主要问题：一是如何采用IPv6技术建设下一代互联网；二是如何在IPv6互联网中解决重大技术挑战；三是如何实现IPv4互联网及其应用向IPv6互联网的过渡。为解决上述问题，建设纯IPv6大规模试验网将成为具有挑战性的重大技术工程。
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