IPv6와 기존 IPv4 사이의 가장 큰 차이점은 바로 IP 주소의 길이가 128비트로 늘어났다는 점이다. 이는 폭발적으로 늘어나는 인터넷 사용에 대비하기 위한 것이다. 또한 IPv6는 여러가지 새로운 기능을 제공하는 동시에 기존 IPv4와의 호환성을 최대로 하는 방향으로 설계되었다. 때문에 몇몇 예외(FTP, NTPv3 등)를 제외하고 대부분의 네트워크 수준 상위 프로토콜들은 큰 수정 없이 IPv6 상에서 동작할 수 있다. IPv6 프로토콜은 다음과 같은 특성을 지니는 프로토콜로 개발되었다.
- IP 주소의 확장 : IPv4의 기존 32 비트 주소공간에서 벗어나, IPv6는 128 비트 주소공간을 제공한다.
- 호스트 주소 자동 설정 : IPv6 호스트는 IPv6 네트워크에 접속하는 순간 자동적으로 네트워크 주소를 부여받는다. 이는 네트워크 관리자로부터 IP 주소를 부여받아 수동으로 설정해야 했던 IPv4에 비해 중요한 이점이다.
- 패킷 크기 확장 : IPv4에서 패킷 크기는 64킬로바이트로 제한되어 있었다. IPv6의 점보그램 옵션을 사용하면 특정 호스트 사이에는 임의로 큰 크기의 패킷을 주고받을 수 있도록 제한이 없어지게 된다. 따라서 대역폭이 넓은 네트워크를 더 효율적으로 사용할 수 있다.
- 효율적인 라우팅 : IP 패킷의 처리를 신속하게 할 수 있도록 고정크기의 단순한 헤더를 사용하는 동시에, 확장헤더를 통해 네트워크 기능에 대한 확장 및 옵션기능의 확장이 용이한 구조로 정의하였다.
- 플로우 레이블링(Flow Labeling) : 플로우 레이블(flow label) 개념을 도입, 특정 트래픽은 별도의 특별한 처리(실시간 통신 등)를 통해 높은 품질의 서비스를 제공할 수 있도록 한다.
- 인증 및 보안 기능 : 패킷 출처 인증과 데이터 무결성 및 비밀 보장 기능을 IP 프로토콜 체계에 반영하였다. IPv6 확장헤더를 통해 적용할 수 있다.
