IPv6 ist das Nachfolgeprotokoll des Internet Protocol (IP) bzw. IPv4. Es ist bereits in viele Betriebssysteme integriert (xBSD, Windows, Linux-Distributionen). 

IPv6-Adressraum
Im Unterschied zu IPv4, welches nur einen 32-Bit-Adressbereich aufweist, bietet IPv6 einen Adressbereich von 128 Bit. Damit kann  man einen vielfach grösseren Adressbereich ansteuern und damit wesentlich mehr Rechner im Internet mit IP-Adressen  versehen: anstatt ca. 4,3 Milliarden (2 ^ 32) Adressen im 32-Bit IPv4 sind es bei IPv6 ca. 340 Sextillionen (2 ^ 128)! Es können also rein rechnerisch für jeden  Quadratmillimeter Oberfläche der Erde ungefähr 667 Billiarden IPv6-Adressen zur Verfügung gestellt werden.

Tatsächlich werden jedoch nur die ersten 64-Bit für das Routing verwendet, während die letzten 64-Bit zur Identifizierung der Hosts eingesetzt  werden. In Asien werden die IPv4 Adressen schon knapp und auch allgemein wird der Adressraum des IPv4 Protokolls nicht ausreichen, denn neben  einer exponentiell ansteigenden Zahl von neuen benötigten IP-Adressen ist ein grosser Teil des IP-Adressraumes nicht nutzbar, da er für Sonderaufgaben (Multicast) zugeteilt ist oder zu grossen Subnetzen gehört. Die Normen werden von der IETF gesetzt.  Eine IPv6-Adresse hat z.B. folgenden Aufbau: 128 Bit zu 8 Blöcken mit je 16 Bit in Hexadezimalschreibweise: 2001:A00:687:588:a2ff:300:32ee:b1de.  Führende Nullen eines 16-Bit Blockes können weggelassen werden, eine ununterbrochene Reihe von Null-Blöcken kann durch :: ersetzt werden. Diese Notationsform gilt für Anycast-, Multicast- und Unicast-Adressen.   

Features und Dienste
Das IPv6 verfügt über folgende zusätzliche Features: Im Header können Optionen gesetzt werden, die nur noch vom Zielrechner ausgewertet werden.  Dadurch wird die Belastung für das Netzwerk verringert. DHCP ist bei IPv6 i.d.R. nicht notwendig, da IPv6-Adressen autokonfiguriert werden.  IPv6 beinhaltet die Dienste IPSecurity (IPSec) und Qualtity of Service (QoS). Durch die Funktion "Multicast" können Multimediadaten schneller übertragen werden. Durch das Netzwerkprotokoll Mobile IP kann man  mit einem mobilen Endgerät (Handheld, Notebook, Handy) das Rechnernetz wechseln, ohne seine IP-Adresse zu wechseln. 

Autokonfiguration, link-lokale Adressen, Stateless Address Autoconfiguration
Die Autokonfiguration der IPv6-Adressen funktioniert so, dass ein IPv6-Stack aus einer Layer-2-MAC-Adresse (OSI-Sicherungsschicht) eine  link-lokale Adresse errechnen kann. Die link-lokalen Adressen sind in den ersten Bits der IPv6 Adresse, dem Präfix, enthalten und haben eine Sonderfunktion: sie werden von den Routern nicht weitergeleitet und sind nur im gleichen Teilnetz erreichbar.  IPv6 arbeitet mit 'Scopes', das sind netztopologische Bereiche für die die Adresse gültig ist. Die Scopes sind entweder global eindeutig oder link-lokal eindeutig: link-lokale Adressen sind also nur auf dem physikalischen Link, an dem der jeweilige  Netzknoten angeschlossen ist, eindeutig und gültig.

In IPv6 unterscheidet man Stateful Address Autoconfiguration (mit DHCPv6) und Stateless Address Autoconfiguration (SLAAC), sowie manuelle Konfiguration (keine Autokonfiguration).  SLAAC ist Bestandteil von IPv6 und auch für Anfänger geeignet, wird doch jede SLAAC-Implementierung vom IPv6-Protokoll ausgeführt: SLAAC (RFC 2462) ermöglicht es einem Host-Rechner, sich selbst mit IPv6-Adressen zu konfigurieren.  Der IPv6 Host benötigt dazu jeweils nur die eigenen Daten sowie die sog. Router Ankündigungen (RAs). Router Ankündigungen sind Informationen, die der Router an alle Rechner in Form von einem Link sendet. Router Ankündigungen beziehen sich auf den jeweils  verbundenen Link: Subnetz/Layer2 Broadcast Domänen. RAs enthalten Informationen über die vorderen 64-Bit einer globalen IPv6 Adresse, den Routing-Präfix und der IPv6-Defaultroute für das Subnet. 

Der SLAAC-Prozess startet, wenn ein IPV6-Host gebootet wird oder das IPv6 Protokol initialisiert wird. Der IPv6 Host konfiguriert dann zunächst link-lokale Adressen für seine Interfaces: er erzeugt aus seiner MAC-Adresse (EUI-48) eine EUI-64-ID.  Die EUI-64-ID hängt er an das Präfix für link-lokale Adressen an. Mit der link-lokalen Adresse sucht ein Routing-Gerät nach Routern in seinem Netzwerksegment. Das wird erreicht durch eine Anfrage an die Multicast  Adresse über die alle Router eines LLC Sublayers (Logical Link Control Sublayer) erreichbar sind. Der LLC Sublayer ist zuständig für die Fehlererkennung und Fehlerbehebung gemäss dem OSI-Schichtenmodell  auf Ebene 2. Daraufhin sendet ein Router Daten über den Adressbereich, aus dem das Gerät sich eine Adresse zuweisen darf. Die Duplicate Address Detection verhindert doppelte Adressvergabe und  muss von jedem Gerät nach der Adresswahl durchgeführt werden; nur unvergebene Adressen sind auszuwählen.

IPv6-Header
Der IPv6 Header ist 40 Byte gross (Header Size) und enthält keine Angabe über die Grösse, das Fragment  Offset oder die Prüfsumme. Die Fragmentierung von Datenpaketen erfolgt beim Absender, wodurch die Router bei der Weiterleitung in andere Netze entlastet werden. Die Payload Length ist ein 16-Bit-Feld und gibt die Länge des Datenteils (Nutzdaten) an.  Die maximale Grösse der Nutzdaten ist 65535 Byte. Für grössere Datenpakte ist ein Jumbogram im Extension Header vorgesehen: Datenpakete bis zu einer Grösse von 2 ^ 32 Byte (4096 Mebibyte) sind erlaubt. 

IPv6-Datagramm - keine Fragmentierung
Bei IPv6 wird keine Daten-Fragmentierung mehr verwendet: überschreitet ein IP-Datagramm die MTU, so wird der Absender per ICMP-Nachricht darüber informiert. Daraufhin kann der Absender die Grösse der  zu versendenden Datenpakete entsprechend anpassen, so dass die Router innerhalb des IPv6 Netzes keine Pakete mehr fragmentieren müssen. IPv6 ist so angelegt, dass zukünftige Entwicklungen noch berücksichtigt werden können.