Почему нельзя расширить количество сетевых портов?

Вы не представляете масштаб legacy ...

Так на сервисе то порт для подключения он один - например 80-й, а к клиенту как раз динамический... А балансировка нагрузки что бы железо справлялось, и отказоустойчивость была...

Высоконагруженные системы упираются в ограничение количества портов.

Это вы про TCP порты? Не могли бы вы развить эту мысль? Я вас не вполне понимаю.

IPv6 призван решить эту проблему поддерживая назначение серверу множества ip-адресов.

А в случае IPv4, по-вашему, так сделать нельзя, то есть назначить серверу множество адресов?

На мой взгляд, основную проблему в стеке TCP/IP представляет отсутствие внятного сеансового уровня (session layer в терминах ISO OSI). Поэтому каждый сервис/уровень по-своему категоризирует трафик по сессиям, например TCP по кортежу адресов и портов источника и назначения, HTTP по cookie и так далее. В IPv6 действительно есть релевантное этой проблеме нововведение в виде поля flow label, интересно, какие появятся варианты его практического применения.

Ну и нельзя забывать о том, что сеть - это инфраструктура, а менять инфраструктуру, особенно развитую, долго и трудно.

Количество портов - это ограничение всплывает ровно в одном месте - на нате. Для www сервера нужно два порта - 80 и 443. Для других сервисов тоже самое.
А вот та проблема, что клиенту невозможно адрес на соединение назначить - это реальность. Приходится клиентов на нат уводить ;) И развивать IPv6

Высоконагруженные системы упираются в ограничение количества портов

Нет!
Большинство сервисов принимают подключения на один порт, и не парятся.
Так собственно во всех высоконагруженных системах.
Один порт открыт на нем сотни тысяч подключений, остальные порты закрыты файерволом за ненадобностью.

Чтобы вам не хватило количества портов нужно сильно постараться.
У вас что там на одном физическом сервере - 30тысяч сервисов, и каждый висит на своем порту?
Это дикость.
Обычно сервисов единицы поэтому востребованы один- два порта. Ну десяток.

Хорошая гипотеза, но нет. Портов у нас достаточно, у нас количество коннектов на одном процессоре обработать сложновато, скажем больше 10к коннектов, потому что мы начинаем упираться в шедуллер ОС, который просто не справляется с таким количеством потоков.

Предыдущие ораторы похоже не поняли суть вопроса. Да внешний принимающий порт один, но на нагруженных системах за этим портом как правило целая куча серверов и сервисов, так вот для них как раз часто и не хватает 65535. Решение только одно - горизонтальное масштабирование внешних портов(серверов)