Quality of Service beschreibt die Qualität von Kommunikationsdiensten aus der Anwendersicht. Damit soll ein Standard für eine sichere, schnelle und fehlerfreie Kommunikation erreicht werden.  Konkrete Ziele sind ein schneller Verbindungsaufbau, eine stabile und störungsfreie Verbindung von hoher Güte und eine korrekte Abrechnung. Bei Verbindungen über das TCP/IP-Protokoll werden Parameter wie die Paketverlustrate,  der Datendurchsatz, die Latenzzeit oder die Abweichung der Latenzzeit vom Mittelwert (Jitter) herangezogen.  In dem IPv4-Header gibt es ein eigenes Feld für den Type of Service, der der Priorisierung von IPv4-Datagrammen (Datenpakete) dient und damit auch dem QoS.  In einer Windows-2000-Umgebung beispielsweise dient der QoS der Sicherung von Qualitätssicherungsstandards und Mechanismen zur Datenübertragung.                                                 

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.

Ein Datenpaket ist eine Einheit in einem ISO-OSI-Modell (Internationale Organisation für Normung, Open System Interconnection), welches sich wiederum unterteilt in Daten und einen Header.  Der Header beinhaltet eine ID-Nummer, die Quell- und die Zieladresse sowie eine Prüfsumme. Manchmal wird ein Datenpaket unterschieden von einem IP-Paket oder IP-Datagramm. Datenpakete werden allgemein in paketorientierten Netzwerken versendet.  Der Kopfbereich (Header) von IPv4-Paketen ist in RFC 791 definiert. Er ist 32 Bit lang und enthält Angaben zu:
- Version (IPv4 oder IPv6)
- IP Header Length (IHL) 
- Type of Service (ToS: Priorität, Quality of Service (QoS))
- Länge des gesamten Paketes (Total Length: 16 Bit breit → maximal 65535 Bytes oder 64 Kibibyte) 
- Fragment Offset: dient der Verwaltung fragmentierter Pakete
- Lebensdauer eines Paketes (Time-To-Live, TTL): soll die Lebensdauer begrenzen, damit ein Paket bei
→ Fehlleitungen nicht ewig im Netz umherirrt und Ressourcen bindet,  heute oftmals als Hop-Count realisiert
- Angaben zur Quell- und Zieladresse
- einer Prüfsumme
- und Zusatzinformationen, welche Vorgaben für das Routing geben:
⇒Strict Routing: ein kompletter Routing Pfad  ist vorgegeben
⇒Free Routing: gibt eine Liste von Routern an, über die das Paket gehen soll
- einen Zeitstempel u.a.
Der Aufbau eines IPv6 Headers unterscheidet sich stark vom IPv4 Header. Obwohl  er eine grössere Adressinformation trägt (Länge der Ziel- und Quelladresse ist 128 Bit (bei IPv4 32 Bit) ist er nur 40 Byte lang. Er enthält keine Angabe über die Grösse und keine Prüfsumme.  Die Fragmentierungsmöglichkeit ist als eigener Header realisiert. Der IPv6 Header enthält einen 20-Bit grossen Bereich der Flow-Label genannt wird: es handelt sich dabei um eine Zufallszahl welche zusammen mit der Absenderadresse  einen Flow (Datenstrom) angibt. Mit Hilfe des Flow Labels kann ein Router anhand einer Hash-Tabelle schneller entscheiden, was mit dem Datenpaket geschehen soll. Der Flow Label erlaubt die Zuweisung eines Datenstroms der aus mehreren verbundenen  Datenpaketen mit demselben Sender und Empfänger besteht. Datenströme können nach Quality of Service  und Priorität extra von den Routern behandelt werden. Beispielsweise ist bei einer Multimedia-Konferenz mit einer Multicast Adresse möglich, getrennte Flows für Audio, Video und Grafiken zu realisieren.  Das 8-Bit Feld Next Header gibt den Typ des nachfolgenden Headers an: es kann sich um den das darüberliegenden TCP-Protokolls oder um einen Extension Header handeln (Header für  Fragmentierung, Routing, Authentifikation, Verschlüsselung oder Hop-by-Hop bzw. End-to-End Steuerung). Diese Header bilden eine Liste, der eine verweist auf den nächsten. 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.                             

Bedarf an IP-Adressen und Koexistenz mit IPv6 
IPv4 ist das gegenwärtig am meisten genutzte Internet-Protokoll und umfasst einen Adressraum von 32-Bit. Es bildet das Rückgrat des Internet, wird jedoch bis ca. 2025 sukzessive von IPv6 abgelöst. Problematisch ist der auf 32-Bit begrenzte Adressraum,  welcher eine maximale Anzahl von 4,295 Milliarden Hosts adressieren kann. Mit dem Wirtschaftsboom in Asien und dem Bedarf an IP-Adressen für Mobile Endgeräte, für Haushaltsgeräte (Kühlschrank), Sensor-Netzwerke für Brücken, Häuser usw. oder  RFID-Chips steigt der Bedarf an IP-Adressen rapide an.  Die USA wiederum als grösste Wirtschafts- und Internetmacht verfügen aus historischen Gründen noch eine Zeit lang über genügend IP-Adressen, so dass von dieser Seite keine Forcierung zur  Umstellung auf IPv6 zu erwarten ist. IPv6 ist auch mit Kosten verbunden, da neue Router/Bridges/Switches benötigt werden. Diese Problem wird wahrscheinlich in der Übergangszeit durch den Einsatz von Routern gelöst, die beide Protokolle beherrschen  (dual stack), oder durch "Tunnelung" von IPv6 Datagrammen: sie werden einfach an einen IPv4 Header angehängt oder der Header enthält beide Versionsnummern. 

IPv4-Header
Ein IPv4 Datagramm (Datenpaket) ist aufgeteilt in einen Header und den Nutzteil (eigentliche Daten).  Der Kopfbereich (Header) von IPv4-Paketen ist in RFC 791 definiert. Er ist 32 Bit lang und enthält Angaben zur Version (IPv4 oder IPv6), zur IP Header Length (IHL), Type of Service (ToS: Priorität, Quality of Service), Länge des gesamten Paketes  (Total Length: 16 Bit breit → maximal 65535 Bytes oder 64 Kibibyte), Fragment Offset: dient der Verwaltung fragmentierter Pakete, Lebensdauer eines Paketes (Time-to-Live, TTL): soll die Lebensdauer begrenzen, damit ein Paket bei Fehlleitungen  nicht ewig im Netz umherirrt und Ressourcen bindet, heute oftmals als Hop-Count realisiert, sowie Angaben zur Quell- und Zieladresse, einer Prüfsumme und Zusatzinformationen, welche Vorgaben für das Routing geben: Strict Routing:  ein kompletter Routing Pfad ist vorgegeben, Free Routing: gibt eine Liste von Routern an, über die das Paket gehen soll, ein Zeitstempel u.a. 

Routing Protokolle unter IPv4
Routing Protokolle die unter IPv4 verwendet werden sind u.a.: Border Gateway Protocol (BGP): BGP ist ein  Exterior Gateway Protokoll um Erreichbarkeitsinformationen zwischen Autonomen Systemen (AS) auszutauschen, d. h. es liefert Informationen darüber, welche Netze erreichbar sind. Diese Informationen werden von den Routern der ASe  verwendet, um interne Routing Daten für das Open Shortest Path First (OSPF) Verfahren oder das Routing Information Protocol (RIP) zu erstellen. Ein Autonomes System ist eine Anzahl von IP-Netzen die einheitlich administriert werden und  durch ein oder mehrere Interior Gateway Protocols (IGP) verbunden sind. Ein IGP ist ein Routing-Protokoll für ASe: sie können mit komplexen Netzwerktopologien umgehen. Beispiele sind: OSPF, RIP, IS-IS (Intermediate System to  Intermediate System Protocol) oder IGRP (Interior Gateway Routing Protocol). ASe können sich aus mehreren Teilnetzen zusammensetzen und werden meistens von ISPs (Internet Service Provider), Firmen oder Organisationen betrieben.  Eine Weiterentwicklung von IGRP ist EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol), das 1994 von Cisco vorgestellt wurde. OSPF und IS-IS arbeiten mit dem Routing-Algorithmus Link-State-Routing-Protokoll (LS). Damit bauen Router komplexe  Datenbanken mit Informationen über Netzwerktopologien auf. Link State arbeitet mit dem Shortest Path First (SPF) Algorithmus von Edsger Dijkstra. Im Unterschied zu den Distanzvektorprotokollen (RIP, IGPR) liegen bei  LS Informationen über die gesamte Netzwerktopologie vor. LS tauscht nur Änderungen der Routingtabellen aus: dies erfolgt über Link-State-Announcement/Advertisements (LSA) per Multicast unter benachbarten Routern.