随着IP业务的迅速增长以及IP网络上应用的不断增加,原有的互联网越来越显得力不从心,互联网技术进入再设计阶段。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。未来IPv6部署后,其对整个世界网络的宏观影响和其发展趋势的研究,对于国家信息革命的成功具有举足轻重的作用,是国家经济发展转型成败的关键。IPv6取代IPv4登上历史舞台已经是一种必然,但IPv6协议和1Pv4协议之间存在不兼容问题。所以,在IPv4向IPv6过渡的这段时间里,一项紧迫的任务就是掌握IPv6及相关的下一代互联网宏观特性,开展与IPv4网络的对比工作。同时,目前还尚没有针对基于IPv6地址构成的网络拓扑的预测研究,不能反映再设计互联网发展趋势。考虑以上问题,在设计并实现特征量分析工具后,本文以时间特征、幂律分布、核数及拓扑的动态变化等复杂网络概念为重心,选取CAIDA(The Cooperative Association for Internet Data Analysis)授权的IPv62008年1月到2010年4月的三年数据进行层层深入的分析。为了了解IPv6网络拓扑的优化特性,本文首先进行对比工作。由于Internet上的链路行为特征对于未来网络规划设计具有重大意义,本文对IPv6与IPv4互联网的传播行为特征进行对比分析,得出IPv6网络环境质量较好；IPv6网络平均访问时间和访问直径之间相关程度极弱,这一规律不随网络协议更新而变化。之后,本文针对交叉路由带来的网络单点测量误差问题,对IPv6单测量点数据进行数据修正,提取宏观拓扑,并对IPv6与IPv4宏观拓扑进行对比,指出IPv6的单点探测误差要小于IPv4的误差,协议更新后的网络可探测透明性有所提高；IPv6网络的聚集性、连通性对故障节点的抵抗能力增强。其次,本文统计了IPv6网络拓扑的多种宏观特征演化,分析了IPv6网络的幂律特性,针对层次特性的概念,即核数的时间切片演化进行分析,发现了核的分布虽符合幂律性质,但网络外围节点具有演化中的相对不充足特征,从而设计互联网演化成熟度系数,来度量互联网的演化成熟程度。根据幂律特性和层次特性的分析,说明IPv6网络中存在宏观复杂网络规律不变性。最后,本文提取层次特性,基于层次特征与时间序列,对IPv6网络演化进行预测。通过之前演化分析的验证,实验结果表明该模型不仅能够重现IPv6网络演化规律而且可以对其进行预测。IPv6网络未来的演化预测,对再设计互联网未来的发展和规划,及进一步的再设计提出重要建议与指导。