โปรโตคอลอินเทอร์เน็ตเวอร์ชัน 4 (IPv4) เป็น โปรโตคอลอินเทอร์เน็ตเวอร์ชันแรกที่ใช้งานได้ในวงกว้างIPv4 ได้รับการพัฒนาขึ้นเป็นโครงการวิจัยโดยหน่วยงานวิจัยโครงการขั้นสูงด้านการป้องกันประเทศ (DARPA) ซึ่งเป็นหน่วยงานในสังกัดกระทรวงกลาโหมของสหรัฐอเมริกา ก่อนที่จะกลายเป็นรากฐานของอินเทอร์เน็ตและเวิลด์ไวด์เว็บ IPv4 ประกอบด้วยระบบการกำหนดที่อยู่ซึ่งใช้ตัวระบุตัวเลขที่ประกอบด้วย 32 บิต ที่อยู่เหล่านี้มักจะแสดงในรูปแบบจุดทศนิยมเป็นค่าทศนิยมสี่อ็อกเท็ต โดยแต่ละอ็อกเท็ตอยู่ในช่วง 0 ถึง 255 หรือ 8 บิตต่อตัวเลข ดังนั้น IPv4 จึงมีความสามารถในการกำหนดที่อยู่ได้ถึง^2³²หรือประมาณ 4.3 พันล้านที่อยู่

ปัญหาการหมดที่อยู่ไม่ได้เป็นปัญหาแรกเริ่มใน IPv4 เนื่องจากเวอร์ชันนี้เดิมทีถูกสันนิษฐานว่าเป็นการทดสอบแนวคิดเครือข่ายของ DARPA ^{[ 9 ]}ในช่วงทศวรรษแรกของการใช้งานอินเทอร์เน็ต ปรากฏชัดว่าต้องมีการพัฒนาวิธีการเพื่อประหยัดพื้นที่ที่อยู่ ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 แม้หลังจากการออกแบบระบบการกำหนดที่อยู่ใหม่โดยใช้ โมเดล เครือข่ายแบบไม่มีคลาสก็ยังเห็นได้ชัดว่าวิธีนี้ไม่เพียงพอที่จะป้องกันการหมดที่อยู่ของ IPv4และจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมในโครงสร้างพื้นฐานของอินเทอร์เน็ต^{[ 10 ]}

บล็อกที่อยู่ระดับบนสุดที่ยังไม่ได้กำหนดจำนวน 16 ล้านที่อยู่ IPv4 ได้รับการจัดสรรในเดือนกุมภาพันธ์ 2011 โดยInternet Assigned Numbers Authority (IANA) ให้กับหน่วยงานลงทะเบียนอินเทอร์เน็ตระดับภูมิภาค (RIR) ทั้งห้าแห่ง ^{[ 11 ]}ณ จุดนั้น RIR แต่ละแห่งยังมีกลุ่มที่อยู่ว่างอยู่ และคาดว่าจะดำเนินการตามนโยบายการจัดสรรที่อยู่มาตรฐานต่อไปจนกว่า จะเหลือบล็อก /8 Classless Inter-Domain Routing (CIDR) หนึ่งบล็อก

หลังจากนั้น มีเพียงบล็อกที่อยู่ 1,024 รายการ (/22) เท่านั้นที่ได้รับการจัดสรรจาก RIR ไปยังหน่วยงานลงทะเบียนอินเทอร์เน็ตท้องถิ่น (LIR) นับตั้งแต่นั้นมา RIR ทั้งห้าแห่ง ได้แก่ศูนย์ข้อมูลเครือข่ายเอเชียแปซิฟิก (APNIC), ศูนย์ประสานงานเครือข่าย Réseaux IP Européens (RIPE NCC), ศูนย์ข้อมูลเครือข่ายละตินอเมริกาและแคริบเบียน (LACNIC), ศูนย์ข้อมูลเครือข่ายแอฟริกา (AFRINIC) และหน่วยงานลงทะเบียนหมายเลขอินเทอร์เน็ตของอเมริกา (ARIN) ก็ได้มาถึงขั้นตอนนี้แล้ว^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]} RIPE NCC เป็นหน่วยงานสุดท้ายที่ทำเช่นนั้น โดยประกาศว่าที่อยู่ IPv4 หมดลงอย่างสมบูรณ์เมื่อวันที่ 25 พฤศจิกายน 2019 ^{[ 16 ]}และเรียกร้องให้มีความคืบหน้ามากขึ้นในการนำ IPv6 มาใช้

ข้อได้เปรียบหลักของ IPv6 เหนือ IPv4 คือพื้นที่แอดเดรสที่ใหญ่กว่า ขนาดของแอดเดรส IPv6 คือ 128 บิต เมื่อเทียบกับ 32 บิตใน IPv4 ^{[ 2 ]}ดังนั้น พื้นที่แอดเดรสจึงมีแอดเดรส 2 ¹²⁸แอดเดรส (340 อุนเดซิลเลียนโดยประมาณ)3.4 × 10 ³⁸ ) พื้นที่บางส่วนและที่อยู่บางแห่งถูกสงวนไว้สำหรับการใช้งานพิเศษ

แม้ว่าพื้นที่แอดเดรสนี้จะมีขนาดใหญ่มาก แต่เจตนาของผู้ออกแบบ IPv6 ไม่ใช่เพื่อให้มั่นใจว่าแอดเดรสที่ใช้งานได้นั้นครอบคลุมทั่วถึงทางภูมิศาสตร์ แต่แอดเดรสที่ยาวขึ้นจะช่วยลดความซับซ้อนในการจัดสรรแอดเดรส ทำให้การรวมเส้นทาง มีประสิทธิภาพ และอนุญาตให้ใช้งานคุณสมบัติการกำหนดแอดเดรสพิเศษได้ ใน IPv4 ได้ มีการพัฒนาวิธี การกำหนดเส้นทางระหว่างโดเมนแบบไร้คลาส (CIDR) ที่ซับซ้อนขึ้นเพื่อให้ใช้ประโยชน์จากพื้นที่แอดเดรสขนาดเล็กได้อย่างดีที่สุด ส่วนตัวระบุเครือข่ายของแอดเดรสใน IPv6 มักจะมีขนาดประมาณ^2⁶⁴แอดเดรส ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่แอดเดรสทั้งหมดของ IPv4 ประมาณสี่พันล้านเท่า ดังนั้น การใช้งานพื้นที่แอดเดรสจริงใน IPv6 จะมีขนาดเล็ก แต่การจัดการเครือข่ายและประสิทธิภาพการกำหนดเส้นทางจะดีขึ้นด้วยพื้นที่ซับเน็ตขนาดใหญ่และการรวมเส้นทางแบบลำดับชั้น

การส่ง แบบมัลติแคสต์คือการส่งแพ็กเก็ตไปยังปลายทางหลายแห่งในการส่งครั้งเดียว ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของข้อกำหนดพื้นฐานใน IPv6 ใน IPv4 ฟีเจอร์นี้เป็นฟีเจอร์เสริม (แม้ว่าจะมีการใช้งานทั่วไปก็ตาม) ^{[ 18 ]}การกำหนดแอดเดรสแบบมัลติแคสต์ของ IPv6 มีฟีเจอร์และโปรโตคอลที่เหมือนกับมัลติแคสต์ของ IPv4 แต่ยังมีการเปลี่ยนแปลงและปรับปรุงโดยการกำจัดความจำเป็นสำหรับโปรโตคอลบางอย่าง IPv6 ไม่ได้ใช้การออกอากาศ IP แบบดั้งเดิม กล่าวคือ การส่งแพ็กเก็ตไปยังโฮสต์ทั้งหมดบนลิงก์ที่เชื่อมต่อโดยใช้แอดเดรสออกอากาศ พิเศษ และด้วยเหตุนี้จึงไม่ได้กำหนดแอดเดรสออกอากาศ ใน IPv6 ผลลัพธ์เดียวกันนี้ทำได้โดยการส่งแพ็กเก็ตไปยังกลุ่มมัลติแคสต์แบบ ลิงก์โลคอล ทุกโหนด ที่แอดเดรส ff02::1ซึ่งคล้ายคลึงกับการส่งแบบมัลติแคสต์ของ IPv4 ไปยังแอดเดรส224.0.0.1 IPv6 ยังรองรับการใช้งานมัลติแคสต์แบบใหม่ รวมถึงการฝังแอดเดรสจุดนัดพบในแอดเดรสกลุ่มมัลติแคสต์ของ IPv6 ซึ่งทำให้การใช้งานโซลูชันระหว่างโดเมนง่ายขึ้น^{[ 19 ]}

ใน IPv4 เป็นเรื่องยากมากสำหรับองค์กรที่จะได้รับการกำหนดกลุ่มมัลติแคสต์ที่สามารถกำหนดเส้นทางได้ทั่วโลกแม้แต่กลุ่มเดียว และการใช้งานโซลูชันระหว่างโดเมนก็ซับซ้อน^{[ 20 ]}การกำหนดที่อยู่แบบยูนิแคสต์โดยรีจิสทรีอินเทอร์เน็ตท้องถิ่นสำหรับ IPv6 มีคำนำหน้าการกำหนดเส้นทางอย่างน้อย 64 บิต ทำให้ได้ขนาดซับเน็ตที่เล็กที่สุดที่มีอยู่ใน IPv6 (64 บิตเช่นกัน) ด้วยการกำหนดดังกล่าว ทำให้สามารถฝังคำนำหน้าที่อยู่แบบยูนิแคสต์ลงในรูปแบบที่อยู่มัลติแคสต์ของ IPv6 ได้ ในขณะที่ยังคงให้บล็อก 32 บิต ซึ่งเป็นบิตที่มีนัยสำคัญน้อยที่สุดของที่อยู่ หรือตัวระบุกลุ่มมัลติแคสต์ประมาณ 4.2 พันล้านตัว ดังนั้นผู้ใช้แต่ละรายของซับเน็ต IPv6 จะมีชุดของกลุ่มมัลติแคสต์เฉพาะแหล่งที่มาที่สามารถกำหนดเส้นทางได้ทั่วโลกสำหรับแอปพลิเคชันมัลติแคสต์โดยอัตโนมัติ^{[ 21 ]}

โฮสต์ IPv6 จะกำหนดค่าตัวเองโดยอัตโนมัติ อินเทอร์เฟซทุกตัวจะมีที่อยู่ลิงก์โลคัลที่สร้างขึ้นเอง และเมื่อเชื่อมต่อกับเครือข่าย จะมีการดำเนินการแก้ไขข้อขัดแย้ง และเราเตอร์จะให้คำนำหน้าเครือข่ายผ่านการโฆษณาเราเตอร์^{[ 22 ]}การกำหนดค่าเราเตอร์แบบไร้สถานะสามารถทำได้ด้วยโปรโตคอลการกำหนดหมายเลขเราเตอร์ใหม่แบบพิเศษ^{[ 23 ]}เมื่อจำเป็น โฮสต์อาจกำหนดค่าที่อยู่แบบมีสถานะเพิ่มเติมผ่านโปรโตคอลการกำหนดค่าโฮสต์แบบไดนามิกเวอร์ชัน 6 (DHCPv6) หรือที่อยู่แบบคงที่ด้วยตนเอง

เช่นเดียวกับ IPv4, IPv6 รองรับที่อยู่ IP ที่ไม่ซ้ำกันทั่วโลก การออกแบบของ IPv6 มีจุดมุ่งหมายเพื่อเน้นย้ำหลักการออกแบบเครือข่ายแบบครบวงจร (end-to-end) ซึ่งเป็นหลักการที่คิดค้นขึ้นในช่วงเริ่มต้นของการสร้างอินเทอร์เน็ต โดยทำให้การแปลงที่อยู่เครือข่าย (Network Address Translation หรือ NAT)ไม่จำเป็นอีกต่อไป ดังนั้น อุปกรณ์ทุกชิ้นในเครือข่ายจึงสามารถเข้าถึงได้โดยตรงจากอุปกรณ์อื่นๆ ทั่วโลก

ที่อยู่ IP ที่เสถียร เป็นเอกลักษณ์ และสามารถเข้าถึงได้ทั่วโลก จะช่วยอำนวยความสะดวกในการติดตามอุปกรณ์ข้ามเครือข่าย ดังนั้น ที่อยู่ดังกล่าวจึงเป็นข้อกังวลด้านความเป็นส่วนตัวอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่ เช่น แล็ปท็อปและโทรศัพท์มือถือ^{[ 24 ]}เพื่อแก้ไขข้อกังวลด้านความเป็นส่วนตัวเหล่านี้ โปรโตคอล SLAAC จึงรวมสิ่งที่โดยทั่วไปเรียกว่า "ที่อยู่ความเป็นส่วนตัว" หรือที่ถูกต้องกว่าคือ "ที่อยู่ชั่วคราว" ^{[ 25 ]}ที่อยู่ชั่วคราวเป็นแบบสุ่มและไม่เสถียร อุปกรณ์ของผู้บริโภคทั่วไปจะสร้างที่อยู่ชั่วคราวใหม่ทุกวัน และจะไม่สนใจการรับส่งข้อมูลที่ส่งไปยังที่อยู่เก่าหลังจากหนึ่งสัปดาห์ ที่อยู่ชั่วคราวถูกใช้เป็นค่าเริ่มต้นโดย Windows ตั้งแต่ XP SP1 ^{[ 26 ]} macOS ตั้งแต่ (Mac  OS  X) 10.7, Android ตั้งแต่ 4.0 และ iOS ตั้งแต่เวอร์ชัน 4.3 การใช้ที่อยู่ชั่วคราวโดยการแจกจ่าย Linux นั้นแตกต่างกันไป^{[ 27 ]}

การกำหนดหมายเลขเครือข่ายที่มีอยู่ใหม่สำหรับผู้ให้บริการการเชื่อมต่อรายใหม่ที่มีคำนำหน้าเส้นทางที่แตกต่างกันเป็นความพยายามครั้งใหญ่ใน IPv4 ^{[ 28 ] [ 29 ]}อย่างไรก็ตาม ใน IPv6 การเปลี่ยนคำนำหน้าที่ประกาศโดยเราเตอร์เพียงไม่กี่ตัวสามารถเปลี่ยนหมายเลขเครือข่ายทั้งหมดได้ในทางทฤษฎี เนื่องจากตัวระบุโฮสต์ (64 บิตที่สำคัญน้อยที่สุดของที่อยู่) สามารถกำหนดค่าเองได้อย่างอิสระโดยโฮสต์^{[ 22 ]}วิธีการสร้างที่อยู่ SLAAC ขึ้นอยู่กับการใช้งาน IETF แนะนำว่าที่อยู่ควรเป็นแบบกำหนดได้แต่ไม่โปร่งใสในเชิงความหมาย^{[ 30 ]}

โปรโตคอลความปลอดภัยของอินเทอร์เน็ต (IPsec) เดิมทีพัฒนาขึ้นสำหรับ IPv6 แต่มีการใช้งานอย่างแพร่หลายใน IPv4 ก่อน ซึ่งได้มีการปรับปรุงใหม่ IPsec เป็นส่วนบังคับของโปรโตคอล IPv6 ทั้งหมด^{[ 2 ]}และการแลกเปลี่ยนคีย์อินเทอร์เน็ต (IKE) เป็นสิ่งที่แนะนำ แต่ด้วย RFC 6434 การรวม IPsec ในการใช้งาน IPv6 ถูกลดระดับลงเป็นคำแนะนำ เนื่องจากถือว่าไม่สามารถปฏิบัติได้จริงที่จะกำหนดให้มีการใช้งาน IPsec อย่างเต็มรูปแบบสำหรับอุปกรณ์ทุกประเภทที่อาจใช้ IPv6 ^{[ 31 ]}อย่างไรก็ตาม ตาม RFC 4301 โปรโตคอล IPv6 ที่ใช้งาน IPsec จำเป็นต้องใช้งาน IKEv2 และต้องรองรับชุดอัลกอริธึมการเข้ารหัส ขั้นต่ำ ข้อกำหนดนี้จะช่วยให้การใช้งาน IPsec สามารถทำงานร่วมกันได้มากขึ้นระหว่างอุปกรณ์จากผู้จำหน่ายที่แตกต่างกัน ส่วนหัวการตรวจสอบความถูกต้องของ IPsec (AH) และส่วนหัวเพย์โหลดความปลอดภัยที่ห่อหุ้ม (ESP) ถูกนำไปใช้เป็นส่วนหัวส่วนขยายของ IPv6 ^{[ 32 ]}

ส่วนหัวของแพ็กเก็ตใน IPv6 นั้นเรียบง่ายกว่าส่วนหัวของ IPv4 ฟิลด์ที่ใช้งานไม่บ่อยหลายฟิลด์ถูกย้ายไปยังส่วนขยายส่วนหัวที่เป็นตัวเลือก ส่วนหัวของแพ็กเก็ต IPv6 ทำให้กระบวนการส่งต่อแพ็กเก็ตโดยเราเตอร์ ง่ายขึ้น แม้ว่าส่วนหัวของแพ็กเก็ต IPv6 จะมีขนาดใหญ่กว่าส่วนหัวของแพ็กเก็ต IPv4 อย่าง ^น้อยสองเท่า แต่การประมวลผลแพ็กเก็ตที่มีเฉพาะส่วนหัว IPv6 พื้นฐานโดยเราเตอร์อาจมีประสิทธิภาพมากกว่าในบางกรณี เนื่องจากเราเตอร์ต้องการการประมวลผลน้อยลงเนื่องจากส่วนหัวถูกจัดเรียงให้ตรงกับขนาดคำ ทั่วไป [ ^{2 ] [ 17 ]}อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์จำนวนมากใช้การสนับสนุน IPv6 ในซอฟต์แวร์ (ตรงข้ามกับฮาร์ดแวร์) ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพการประมวลผลแพ็กเก็ตแย่มาก^{[ 33 ]}นอกจากนี้ สำหรับการใช้งานหลายอย่าง การใช้ส่วนหัวส่วนขยายทำให้แพ็กเก็ตถูกประมวลผลโดย CPU ของเราเตอร์ ซึ่งนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ต่ำหรือแม้แต่ปัญหาด้านความปลอดภัย^{[ 34 ]}

นอกจากนี้ ส่วนหัวของ IPv6 จะไม่มีค่าตรวจสอบความถูกต้อง (checksum) ในขณะที่ส่วนหัวของ IPv4 จะถูกคำนวณค่าตรวจสอบ ความถูกต้อง และเราเตอร์จะต้องคำนวณใหม่ทุกครั้งที่ เวลาในการคงอยู่ (เรียกว่าhop limitในโปรโตคอล IPv6) ลดลงหนึ่งครั้ง การไม่มีค่าตรวจสอบความถูกต้องในส่วนหัวของ IPv6 ช่วยส่งเสริมหลักการออกแบบแบบ end-to-endของอินเทอร์เน็ต ซึ่งมองว่าการประมวลผลส่วนใหญ่ในเครือข่ายเกิดขึ้นที่โหนดปลายทาง การป้องกันความสมบูรณ์ของข้อมูลที่ถูกห่อหุ้มในแพ็กเก็ต IPv6 นั้นถือว่าได้รับการรับรองโดยทั้งเลเยอร์ลิงก์หรือการตรวจจับข้อผิดพลาดในโปรโตคอลระดับสูงกว่า ได้แก่Transmission Control Protocol (TCP) และUser Datagram Protocol (UDP) ในเลเยอร์การขนส่งดังนั้น ในขณะที่ IPv4 อนุญาตให้ส่วนหัวของดาตาแกรม UDP ไม่มีค่าตรวจสอบความถูกต้อง (ระบุด้วย 0 ในฟิลด์ส่วนหัว) แต่ IPv6 กำหนดให้ต้องมีค่าตรวจสอบความถูกต้องในส่วนหัวของ UDP

เราเตอร์ IPv6 ไม่ทำการแบ่งส่วนข้อมูล IPโฮสต์ IPv6 จำเป็นต้องทำอย่างใดอย่างหนึ่งต่อไปนี้: ทำการค้นหาค่า MTU ของเส้นทาง (Path MTU Discovery ) , ทำการแบ่งส่วนข้อมูลแบบ end-to-end หรือส่งแพ็กเก็ตที่มีขนาดไม่เกินค่าMTUเริ่มต้น ซึ่งคือ1280 ไบต์

ต่างจาก IPv4 บนมือถือIPv6 บนมือถือหลีกเลี่ยงการกำหนดเส้นทางแบบสามเหลี่ยมดังนั้นจึงมีประสิทธิภาพเท่ากับ IPv6 ดั้งเดิม เราเตอร์ IPv6 อาจอนุญาตให้ซับเน็ตทั้งหมดเคลื่อนไปยังจุดเชื่อมต่อเราเตอร์ใหม่โดยไม่ต้องกำหนดหมายเลขใหม่^{[ 35 ]}

ส่วนหัวของแพ็กเก็ต IPv6 มีขนาดขั้นต่ำ 40 ไบต์ (320 บิต) ตัวเลือกต่างๆ ถูกนำมาใช้เป็นส่วนขยาย ซึ่งเปิดโอกาสให้สามารถขยายโปรโตคอลในอนาคตได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อโครงสร้างแพ็กเก็ตหลัก^{[ 2 ]}อย่างไรก็ตาม RFC 7872 ระบุว่าผู้ให้บริการเครือข่ายบางรายจะทิ้งแพ็กเก็ต IPv6 ที่มีส่วนหัวส่วนขยายเมื่อผ่านระบบอิสระ แบบทรานซิ ต

บิต 128 บิตของที่อยู่ IPv6 จะถูกแสดงใน 8 กลุ่ม กลุ่มละ 16 บิต แต่ละกลุ่มเขียนเป็นตัวเลขฐานสิบหกสี่หลัก (บางครั้งเรียกว่าhextets ^{[ 40 ] [ 41 ]}หรืออย่างเป็นทางการ เรียกว่า hexadectets ^{[ 42 ]}และอย่างไม่เป็นทางการเรียกว่าquibbleหรือquad-nibble ^{[ 42 ]} ) และกลุ่มต่างๆ จะถูกคั่นด้วยเครื่องหมายโคลอน (:) ตัวอย่างของการแสดงนี้คือ2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042: 8329

เพื่อความสะดวกและชัดเจน การแสดงที่อยู่ IPv6 อาจย่อได้โดยใช้กฎต่อไปนี้:

• จะมีการลบ เลขศูนย์นำหน้าอย่างน้อยหนึ่งตัวออกจากกลุ่มตัวเลขฐานสิบหกใดๆ ซึ่งโดยปกติจะทำกับเลขศูนย์นำหน้าทั้งหมด ตัวอย่างเช่น กลุ่ม0042จะถูกแปลงเป็น42และกลุ่ม0000จะถูกแปลงเป็น0
• ส่วนของเลขศูนย์ที่ต่อเนื่องกันจะถูกแทนที่ด้วยเครื่องหมายโคลอนสองตัว (::) ซึ่งสามารถใช้ได้เพียงครั้งเดียวในที่อยู่ เนื่องจากหากใช้หลายครั้งจะทำให้ที่อยู่ไม่สามารถระบุได้ ไม่ควรใช้เครื่องหมายโคลอนสองตัวเพื่อแสดงถึงส่วนของเลขศูนย์ที่ถูกละเว้น^{[ 43 ] : §4.2.2}

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้กฎเหล่านี้:

ที่อยู่เริ่มต้น: 2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042: 8329

หลังจากลบเลขศูนย์นำหน้าทั้งหมดในแต่ละกลุ่มแล้ว: 2001:db8:0:0:0:ff00:42:8329 .

หลังจากตัดส่วนที่เป็นศูนย์ติดต่อกันออก: 2001:db8::ff00:42:8329 .

ที่อยู่ลูปแบ็กถูกกำหนดเป็น0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001 ^{[ 44 ]}และย่อเป็น::1โดยใช้กฎทั้งสองข้อ

เนื่องจากที่อยู่ IPv6 อาจมีรูปแบบมากกว่าหนึ่งรูปแบบ IETF จึงได้ออกมาตรฐานที่เสนอสำหรับการแสดงที่อยู่เหล่านั้นในรูปแบบข้อความ [ ^{43 ] เนื่องจาก}ที่อยู่ IPv6 มีเครื่องหมายโคลอน และ URL ใช้เครื่องหมายโคลอนเพื่อแยกโฮสต์ออกจากหมายเลขพอร์ต ที่อยู่ IPv6 ที่ใช้เป็นส่วนโฮสต์ของ URL จึงควรอยู่ในวงเล็บเหลี่ยม^{[ 45 ]}เช่น http://[ 2001 :db8:4006:812::200e]หรือhttp://[2001:db8:4006:812::200e]:8080/path/page.html

อินเทอร์เฟซทั้งหมดของโฮสต์ IPv6 จำเป็นต้องมีที่ อยู่ ลิงก์โลคัล (link-local address ) ซึ่งมีคำนำหน้าfe80:: / 10คำนำหน้านี้ตามด้วย 54 บิตที่สามารถใช้สำหรับการแบ่งซับเน็ตได้ แม้ว่าโดยทั่วไปจะตั้งค่าเป็นศูนย์ก็ตาม และตามด้วยตัวระบุอินเทอร์เฟซ 64 บิต โฮสต์สามารถคำนวณและกำหนดตัวระบุอินเทอร์เฟซได้ด้วยตนเองโดยไม่ต้องอาศัยส่วนประกอบเครือข่ายภายนอก เช่น เซิร์ฟเวอร์ DHCP ในกระบวนการที่เรียกว่าการกำหนดค่าที่อยู่ลิงก์โลคัลอัตโนมัติ (link-local address autoconfiguration )

เดิมที 64 บิตล่างของแอดเดรสลิงก์โลคอล (ส่วนต่อท้าย) ได้มาจากแอดเดรส MAC ของการ์ดเครือข่ายพื้นฐาน แต่เนื่องจากวิธีการกำหนดแอดเดรสแบบนี้จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแอดเดรสที่ไม่พึงประสงค์เมื่อมีการเปลี่ยนการ์ดเครือข่ายที่ชำรุด และเนื่องจากวิธีนี้ยังมีปัญหาด้านความปลอดภัยและความเป็นส่วนตัวหลายประการRFC 8064 จึงได้แทนที่วิธีการเดิมที่ใช้ MAC ด้วยวิธีการแบบแฮชตามที่ระบุไว้ในRFC 7217  

IPv6 ใช้กลไกใหม่ในการแมปที่อยู่ IP ไปยังที่อยู่เลเยอร์ลิงก์ (เช่นที่อยู่ MAC ) เนื่องจากไม่รองรับ วิธีการกำหนด ที่อยู่แบบบรอดแคสต์ซึ่งเป็นพื้นฐานของฟังก์ชันการทำงานของโปรโตคอลการแก้ไขที่อยู่ (ARP) ใน IPv4 IPv6 ใช้โปรโตคอลการค้นหาเพื่อนบ้าน (NDP, ND) ในเลเยอร์ลิงก์ซึ่งอาศัยICMPv6และการส่งแบบมัลติแค สต์ ^{[ 8 ] : โฮสต์ IPv6 จำนวน 210 ตัว}ตรวจสอบความไม่ซ้ำกันของที่อยู่ IPv6 ของตนในเครือข่ายท้องถิ่น (LAN) โดยการส่งข้อความร้องขอเพื่อนบ้านเพื่อขอที่อยู่เลเยอร์ลิงก์ของที่อยู่ IP หากมีโฮสต์อื่นใดใน LAN ที่ใช้ที่อยู่นั้นอยู่ โฮสต์นั้นจะตอบกลับ^{[ 46 ]}

โฮสต์ที่เปิดใช้งานอินเทอร์เฟซ IPv6 ใหม่จะสร้างที่อยู่ลิงก์โลคัลที่ไม่ซ้ำกันก่อนโดยใช้กลไกต่างๆ ที่ออกแบบมาเพื่อสร้างที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกัน หากตรวจพบที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกัน โฮสต์สามารถลองอีกครั้งด้วยที่อยู่ที่สร้างขึ้นใหม่ เมื่อสร้างที่อยู่ลิงก์โลคัลที่ไม่ซ้ำกันแล้ว โฮสต์ IPv6 จะตรวจสอบว่า LAN เชื่อมต่ออยู่บนลิงก์นี้กับ อินเทอร์เฟซ เราเตอร์ ใดๆ ที่รองรับ IPv6 หรือไม่ โดยจะส่งข้อความ ICMPv6 router solicitation ไปยังกลุ่มมัลติแคสต์ all-routers ^{[ 47 ]}โดยใช้ที่อยู่ลิงก์โลคัลเป็นแหล่งที่มา หากไม่มีการตอบกลับหลังจากจำนวนครั้งที่กำหนดไว้ โฮสต์จะสรุปว่าไม่มีเราเตอร์เชื่อมต่ออยู่ หากได้รับการตอบกลับที่เรียกว่า router advertisement จากเราเตอร์ การตอบกลับจะรวมข้อมูลการกำหนดค่าเครือข่ายเพื่ออนุญาตให้สร้างที่อยู่ที่ไม่ซ้ำกันทั่วโลกพร้อมคำนำหน้าเครือข่ายแบบ unicast ที่เหมาะสม^{[ 48 ]}นอกจากนี้ยังมีบิตแฟล็กสองบิตที่บอกโฮสต์ว่าควรใช้ DHCP เพื่อรับข้อมูลและที่อยู่เพิ่มเติมหรือไม่

• บิต Manage ระบุว่าโฮสต์ควรใช้ DHCP เพื่อรับที่อยู่เพิ่มเติมหรือไม่ แทนที่จะใช้ที่อยู่แบบกำหนดค่าอัตโนมัติจากการประกาศของเราเตอร์
• บิตอื่นๆ ซึ่งระบุว่าโฮสต์ควรได้รับข้อมูลอื่นๆ ผ่าน DHCP หรือไม่ ข้อมูลอื่นๆ ประกอบด้วยตัวเลือกข้อมูลคำนำหน้าอย่างน้อยหนึ่งรายการสำหรับซับเน็ตที่โฮสต์เชื่อมต่ออยู่ อายุการใช้งานของคำนำหน้า และแฟล็กสองตัว: ^{[ 46 ]}
  • On-link: หากตั้งค่าแฟล็กนี้ โฮสต์จะถือว่าที่อยู่ทั้งหมดในซับเน็ตที่ระบุเป็นแบบ On-link และส่งแพ็กเก็ตไปยังที่อยู่เหล่านั้นโดยตรงแทนที่จะส่งผ่านเราเตอร์ตลอดระยะเวลาที่กำหนด
  • ที่อยู่: ตัวเลือกนี้จะบอกให้โฮสต์สร้างที่อยู่ IP ทั่วโลกขึ้นมา

ขั้นตอนการกำหนดที่อยู่ทั่วโลกจะคล้ายกับการสร้างที่อยู่ภายในเครือข่าย คำนำหน้าจะได้รับจากการประกาศเราเตอร์บนเครือข่าย การประกาศคำนำหน้าหลายรายการทำให้มีการกำหนดค่าที่อยู่หลายรายการ^{[ 46 ]}

การกำหนดค่าที่อยู่แบบไร้สถานะอัตโนมัติ (SLAAC) ต้องการบล็อกที่อยู่/ 64 ^{[ 7 ]}หน่วยงานลงทะเบียนอินเทอร์เน็ตในพื้นที่จะได้รับการจัดสรรบล็อกอย่างน้อย/ 32ซึ่งจะถูกแบ่งให้กับเครือข่ายย่อย^{[ 49 ]}คำแนะนำเบื้องต้นในเดือนกันยายน พ.ศ. 2544ระบุว่าควรจัดสรร ซับเน็ต / 48ให้กับไซต์ของผู้บริโภคปลายทาง^{[ 50 ]}ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2554คำแนะนำนี้ได้รับการปรับปรุง: ^{[ 51 ]} IETF "แนะนำให้จัดสรรซับเน็ต / 64 ให้ กับไซต์บ้านมากกว่า/ 64 อย่างมีนัยสำคัญ แต่ไม่แนะนำให้จัดสรร/ 48 ให้กับทุกไซต์บ้าน " บล็อกของ/ 56ได้รับการพิจารณาเป็นพิเศษ ยังคงต้องรอดูว่า ISP จะปฏิบัติตามคำแนะนำนี้หรือไม่ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการทดลองเบื้องต้น ลูกค้า ของ Comcastได้รับเครือข่าย/ 64 เพียงเครือข่ายเดียว ^{[ 52 ]}

การใช้งาน IP แบบ Dual-stack ให้โปรโตคอลสแต็ก IPv4 และ IPv6 ที่สมบูรณ์ในระบบปฏิบัติการของคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์เครือข่ายบนพื้นฐานของ การใช้งาน เลเยอร์ทางกายภาพ ทั่วไป เช่นอีเธอร์เน็ตซึ่งช่วยให้โฮสต์แบบ Dual-stack สามารถเข้าร่วมในเครือข่าย IPv6 และ IPv4 พร้อมกันได้^{[ 63 ]}

อุปกรณ์ที่มีการใช้งานระบบปฏิบัติการแบบ Dual-stack จะมีที่อยู่ IPv4 และ IPv6 และสามารถสื่อสารกับโหนดอื่นๆ ในเครือข่าย LAN หรืออินเทอร์เน็ตได้โดยใช้ IPv4 หรือ IPv6 โปรโตคอล DNS ถูกใช้โดยทั้งสองโปรโตคอล IP เพื่อแปลงชื่อโดเมนแบบเต็มและที่อยู่ IP แต่การใช้งาน Dual-stack ต้องการให้เซิร์ฟเวอร์ DNS ที่ทำการแปลงที่อยู่สามารถแปลงที่อยู่ทั้งสองประเภทได้ เซิร์ฟเวอร์ DNS แบบ Dual-stack ดังกล่าวจะเก็บที่อยู่ IPv4 ไว้ในระเบียน A และที่อยู่ IPv6 ไว้ในระเบียน AAAA ขึ้นอยู่กับปลายทางที่จะทำการแปลง เซิร์ฟเวอร์ชื่อ DNS อาจส่งคืนที่อยู่ IPv4 หรือ IPv6 หรือทั้งสองอย่าง กลไกการเลือกที่อยู่เริ่มต้น หรือโปรโตคอลที่ต้องการ จะต้องได้รับการกำหนดค่าบนโฮสต์หรือเซิร์ฟเวอร์ DNS

IETF ได้เผยแพร่Happy Eyeballs เพื่อช่วยแอปพลิเคชัน dual - stack เพื่อให้สามารถเชื่อมต่อโดยใช้ทั้ง IPv4 และ IPv6 แต่จะเลือกการเชื่อมต่อ IPv6 หากมีให้ใช้งาน อย่างไรก็ตาม dual-stack จำเป็นต้องถูกนำไปใช้บนเราเตอร์ทั้งหมดระหว่างโฮสต์และบริการที่เซิร์ฟเวอร์ DNS ส่งคืนที่อยู่ IPv6 ด้วย ไคลเอนต์ dual-stack ควรได้รับการกำหนดค่าให้เลือกใช้ IPv6 เฉพาะเมื่อเครือข่ายสามารถส่งต่อแพ็กเก็ต IPv6 โดยใช้โปรโตคอลการกำหนดเส้นทางเวอร์ชัน IPv6 เมื่อมีการใช้งานโปรโตคอลเครือข่าย dual-stack แล้ว เลเยอร์ แอปพลิเค ชัน สามารถย้ายไปยัง IPv6 ได้^{[ 64 ] [ 65 ]}แม้ว่า dual-stack จะได้รับการสนับสนุนจาก ผู้จำหน่าย ระบบปฏิบัติการและอุปกรณ์เครือข่ายรายใหญ่ แต่ฮาร์ดแวร์เครือข่ายและเซิร์ฟเวอร์รุ่นเก่าไม่รองรับ IPv6

ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต (ISP) กำลังให้บริการที่อยู่ IPv6 global unicast สาธารณะแก่ลูกค้าธุรกิจและลูกค้าส่วนบุคคลเพิ่มมากขึ้น อย่างไรก็ตาม หากยังคงใช้ IPv4 ในเครือข่ายท้องถิ่น (LAN) และ ISP สามารถให้บริการที่อยู่ IPv6 สาธารณะได้เพียงที่อยู่เดียว ที่อยู่ IPv4 LAN จะถูกแปลงเป็นที่อยู่ IPv6 สาธารณะโดยใช้NAT64ซึ่งเป็น กลไก การแปลงที่อยู่เครือข่าย (NAT) ISP บางแห่งไม่สามารถให้บริการที่อยู่ IPv4 และ IPv6 สาธารณะแก่ลูกค้าได้ จึงไม่รองรับเครือข่ายแบบ dual-stack เนื่องจาก ISP บางแห่งใช้ที่อยู่ IPv4 ที่สามารถกำหนดเส้นทางได้ทั่วโลกหมดแล้ว ในขณะเดียวกัน ลูกค้าของ ISP ยังคงพยายามเข้าถึงเว็บเซิร์ฟเวอร์ IPv4 และปลายทางอื่นๆ^{[ 66 ]}

ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตจำนวนมากใน เขต การลงทะเบียนอินเทอร์เน็ตระดับภูมิภาค (RIR) ได้รับพื้นที่ที่อยู่ IPv6 ซึ่งรวมถึงผู้ให้บริการ ^{อินเทอร์เน็ต} และผู้ให้บริการ เครือข่ายมือถือรายใหญ่ของโลกหลายรายเช่นVerizon Wireless , StarHub Cable , Chubu Telecommunications , Kabel Deutschland , Swisscom , T-Mobile , InternodeและTelefónica ^{[ 67} ]

ในขณะที่ ISP บางแห่งยังคงจัดสรรที่อยู่ IPv4 ให้แก่ลูกค้าเท่านั้น แต่ ISP หลายแห่งจัดสรรที่อยู่ IPv6 หรือแบบ dual-stack IPv4 และ IPv6 ให้แก่ลูกค้า ISP รายงานส่วนแบ่งของปริมาณการใช้งาน IPv6 จากลูกค้าบนเครือข่ายของตนอยู่ที่ระหว่าง 20% ถึง 40% แต่ในช่วงกลางปี ​​2017 ปริมาณการใช้งาน IPv6 ยังคงคิดเป็นเพียงเศษส่วนของปริมาณการใช้งานทั้งหมดที่จุดแลกเปลี่ยนอินเทอร์เน็ต ขนาดใหญ่ (IXP) หลายแห่ง AMS-IXรายงานว่าอยู่ที่ 2% และSeattleIXรายงานว่าอยู่ที่ 7% การสำรวจในปี 2017 พบว่าลูกค้า DSL จำนวนมากที่ใช้บริการ ISP แบบ dual stack ไม่ได้ร้องขอเซิร์ฟเวอร์ DNS เพื่อแปลงชื่อโดเมนแบบเต็มเป็นที่อยู่ IPv6 การสำรวจยังพบว่าปริมาณการใช้งานส่วนใหญ่จากทรัพยากรเว็บเซิร์ฟเวอร์ที่พร้อมใช้งาน IPv6 ยังคงถูกร้องขอและให้บริการผ่าน IPv4 ส่วนใหญ่เป็นเพราะลูกค้า ISP ที่ไม่ได้ใช้สิ่งอำนวยความสะดวก dual stack ที่ ISP ของตนจัดให้ และในระดับที่น้อยกว่าเป็นเพราะลูกค้าของ ISP ที่ให้บริการเฉพาะ IPv4 เท่านั้น^{[ 68 ]}

พื้นฐานทางเทคนิคสำหรับการทำอุโมงค์ หรือการห่อหุ้มแพ็กเก็ต IPv6 ในแพ็กเก็ต IPv4 นั้นได้ระบุไว้ใน RFC 4213 เมื่อโครงข่ายหลักของอินเทอร์เน็ตเป็น IPv4 เท่านั้น หนึ่งในโปรโตคอลการทำอุโมงค์ที่ใช้บ่อยคือ6to4 ^[ 69 ^]การทำอุโมงค์ Teredoก็ถูกใช้บ่อยเช่นกันสำหรับการรวม LAN IPv6 เข้ากับโครงข่ายหลักของอินเทอร์เน็ต IPv4 Teredo ได้รับการอธิบายไว้ใน RFC 4380 และอนุญาตให้เครือข่ายพื้นที่ท้องถิ่น IPv6 ^ทำอุโมงค์ผ่านเครือข่าย IPv4 โดยการห่อหุ้มแพ็กเก็ต IPv6 ภายใน UDP รีเลย์ Teredo คือเราเตอร์ IPv6 ที่เป็นตัวกลางระหว่างเซิร์ฟเวอร์ Teredo และเครือข่าย IPv6 ดั้งเดิม คาดว่า 6to4 และ Teredo จะถูกใช้งานอย่างแพร่หลายจนกว่าเครือข่าย ISP จะเปลี่ยนไปใช้ IPv6 ดั้งเดิม แต่ในปี 2014 สถิติของ Google แสดงให้เห็นว่าการใช้กลไกทั้งสองลดลงเหลือเกือบ 0 ^{[ 70 ]}

การใช้งาน IPv6/IPv4 แบบไฮบริด dual-stack รับรู้ถึงคลาสของที่อยู่พิเศษ คือ ที่อยู่ IPv6 ที่แมปกับ IPv4 ^{[ 71 ] : §2.2.3 [ 7 ]}ที่อยู่เหล่านี้โดยทั่วไปจะเขียนด้วยคำนำหน้า 96 บิตในรูปแบบ IPv6 มาตรฐาน และ 32 บิตที่เหลือจะเขียนในรูปแบบสัญกรณ์ จุดทศนิยมตามธรรมเนียม ของ IPv4

ที่อยู่ในกลุ่มนี้ประกอบด้วยคำนำหน้า 80 บิตที่เป็นศูนย์ บิตถัดไป 16 บิตเป็นหนึ่ง และบิตที่เหลืออีก 32 บิตที่สำคัญน้อยที่สุดจะมีที่อยู่ IPv4 ตัวอย่างเช่น::ffff:192.0.2.128แทนที่อยู่ IPv4 192.0.2.128รูปแบบก่อนหน้านี้ที่เรียกว่า "ที่อยู่ IPv6 ที่เข้ากันได้กับ IPv4" คือ::192.0.2.128อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ถูกยกเลิกแล้ว^{[ 7 ]}

เนื่องจากความแตกต่างภายในที่สำคัญระหว่างสแต็กโปรโตคอล IPv4 และ IPv6 ฟังก์ชันระดับล่างบางอย่างที่มีให้โปรแกรมเมอร์ในสแต็ก IPv6 จึงทำงานไม่เหมือนกันเมื่อใช้กับที่อยู่แบบแมป IPv4 สแต็ก IPv6 ทั่วไปบางตัวไม่ได้ใช้งานคุณสมบัติที่อยู่แบบแมป IPv4 ไม่ว่าจะเป็นเพราะสแต็ก IPv6 และ IPv4 เป็นการใช้งานที่แยกจากกัน (เช่นMicrosoft Windows 2000, XP และ Server 2003) หรือเนื่องจากข้อกังวลด้านความปลอดภัย ( OpenBSD ) ^{[ 72 ]}ในระบบปฏิบัติการเหล่านี้ โปรแกรมจะต้องเปิดซ็อกเก็ตแยกต่างหากสำหรับแต่ละโปรโตคอล IP ที่ใช้ ในบางระบบ เช่นเคอร์เนล Linux , NetBSDและFreeBSDคุณสมบัตินี้ถูกควบคุมโดยตัวเลือกซ็อกเก็ต IPV6_V6ONLY ^{[ 73 ] : 22}

คำนำหน้าที่อยู่64:ff9b::/96เป็นคลาสของที่อยู่ IPv4-embedded IPv6 สำหรับใช้ในวิธีการเปลี่ยนผ่านNAT64 ^{[ 74 ]}ตัวอย่างเช่น64:ff9b::192.0.2.128 แสดงถึงที่ อยู่IPv4 192.0.2.128

การเพิ่มโหนดที่มีการเปิดใช้งาน IPv6 โดยค่าเริ่มต้นโดยผู้ผลิตซอฟต์แวร์อาจส่งผลให้เกิดการสร้างเครือข่ายเงา โดยไม่ได้ตั้งใจ ทำให้ทราฟฟิก IPv6 ไหลเข้าสู่เครือข่ายที่มีการจัดการความปลอดภัยเฉพาะ IPv4 เท่านั้น นอกจากนี้ยังอาจเกิดขึ้นกับการอัปเกรดระบบปฏิบัติการ เมื่อระบบปฏิบัติการเวอร์ชันใหม่เปิดใช้งาน IPv6 โดยค่าเริ่มต้น ในขณะที่เวอร์ชันเก่าไม่ได้เปิดใช้งาน การไม่อัปเดตโครงสร้างพื้นฐานด้านความปลอดภัยเพื่อรองรับ IPv6 อาจทำให้ทราฟฟิก IPv6 ข้ามผ่านได้^{[ 77 ]}เครือข่ายเงาเกิดขึ้นในเครือข่ายธุรกิจที่องค์กรต่างๆ กำลังเปลี่ยน ระบบ Windows XPที่ไม่ได้เปิดใช้งานสแต็ก IPv6 โดยค่าเริ่มต้น ด้วย ระบบ Windows 7ที่เปิด ใช้งานสแต็ก IPv6 ^{[ 78 ]}ดังนั้น ผู้พัฒนาสแต็ก IPv6 บางรายจึงแนะนำให้ปิดใช้งานที่อยู่ IPv4 ที่แมปไว้ และใช้เครือข่ายแบบ dual-stack แทนในกรณีที่จำเป็นต้องรองรับทั้ง IPv4 และ IPv6 ^{[ 79 ]}

งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าการใช้การแบ่งส่วนข้อมูลสามารถใช้ประโยชน์เพื่อหลีกเลี่ยงการควบคุมความปลอดภัยของเครือข่ายได้ เช่นเดียวกับ IPv4 ส่งผลให้ปัจจุบันจำเป็นต้องมีส่วนข้อมูลแรกของแพ็กเก็ต IPv6 ที่มีส่วนหัวของ IPv6 ทั้งหมด^{[ 80 ] ซึ่งทำให้กรณีการแบ่งส่วน ข้อมูล}ที่ผิดปกติบางกรณีถูกห้าม นอกจากนี้ จากผลการวิจัยเกี่ยวกับการหลีกเลี่ยง RA-Guard การใช้การแบ่งส่วนข้อมูลจึงไม่แนะนำให้ใช้กับNeighbor Discovery [ ^{81 ]}และไม่แนะนำให้ใช้กับSecure Neighbor Discovery (SEND) ^{[ 82 ]}

เนื่องจากการคาดการณ์การเติบโตของอินเทอร์เน็ต ทั่วโลก คณะทำงานด้านวิศวกรรมอินเทอร์เน็ต (IETF) จึงเริ่มดำเนินการพัฒนาโปรโตคอล IP รุ่นต่อไปในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ^{[ 8 ] : 209}ในช่วงต้นปี 1992 มีข้อเสนอหลายประการสำหรับระบบการกำหนดที่อยู่ของอินเทอร์เน็ตที่ขยายออกไป และในช่วงปลายปี 1992 IETF ได้ประกาศรับเอกสารไวท์เปเปอร์^{[ 83 ]}

ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2536 IETF ได้สร้าง พื้นที่ IP Next Generation (IPng) ชั่วคราวขึ้นมาเพื่อจัดการกับปัญหาดังกล่าวโดยเฉพาะ พื้นที่ใหม่นี้ได้รับการนำโดยAllison MankinและScott Bradnerและมีคณะกรรมการบริหารประกอบด้วยวิศวกร 15 คนจากหลากหลายสาขาเพื่อกำหนดทิศทางและตรวจสอบเอกสารเบื้องต้น: ^{[ 10 ] [ 84 ]}สมาชิกคณะทำงานประกอบด้วยJ. Allard (Microsoft), Steve Bellovin (AT&T), Jim Bound ( Digital Equipment Corporation ), Ross Callon (Wellfleet), Brian Carpenter ( CERN ), Dave Clark ( MIT) , John Curran (NEARNET ), Steve Deering (Xerox), Dino Farinacci (Cisco), Paul Francis (NTT), Eric Fleischmann (Boeing), Mark Knopper (Ameritech), Greg Minshall (Novell), Rob Ullmann (Lotus) และLixia Zhang (Xerox) ^{[ 85 ]}

คณะทำงานด้านวิศวกรรมอินเทอร์เน็ตได้นำแบบจำลอง IPng มาใช้เมื่อวันที่ 25 กรกฎาคม พ.ศ. 2537 โดยมีการจัดตั้งกลุ่มทำงาน IPng หลายกลุ่ม^{[ 10 ]} ภายในปี พ.ศ. 2539 ได้มีการเผยแพร่ RFCหลายชุดที่กำหนดโปรโตคอลอินเทอร์เน็ตเวอร์ชัน 6 (IPv6) โดยเริ่มจากRFC 1883 (เวอร์ชัน 5 ถูกใช้โดยโปรโตคอลสตรีมอินเทอร์เน็ต แบบทดลอง ) 

RFC ฉบับแรกที่กำหนดมาตรฐาน IPv6 คือRFC 1883ในปี 1995 ^{[ 86 ]}ในปี 1998 RFC 2460กลายเป็น RFC สำหรับ IPv6 ^{[ 8 ] : 209}ในเดือนกรกฎาคม 2017 RFC 2460ถูกแทนที่ด้วยRFC 8200ซึ่งยกระดับ IPv6 เป็น "มาตรฐานอินเทอร์เน็ต" (ระดับความสมบูรณ์สูงสุดสำหรับโปรโตคอล IETF) ^{[ 3 ]} RFC 8201 เป็นมาตรฐาน IPv6 ที่เกี่ยวข้องซึ่ง อธิบายวิธีการค้นหาเส้นทางเครือข่ายที่มีประสิทธิภาพที่สุดจากต้นทางไปยังปลายทางที่มีขนาดแพ็กเก็ตที่ใหญ่ที่สุดที่อนุญาตเพื่อหลีกเลี่ยงการแบ่งส่วนแพ็กเก็ต IPและรักษาประสิทธิภาพการส่งแพ็กเก็ต