现有的 IP 协议 ( IPv4 ) 从理论上可编址约 1600 万个网络、40 亿台主机。但20 世纪90 年代初，人们发现IP 地址资源面临着耗尽的问题。造成这一问题的本质原因在千现有 IP 编制方案的不合理性。采用 A、B、C 3 类编址方式后，可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣。随着 Internet 规模的继续扩张 ，尤其是近年来各种无线移动上网设备的爆发性增长，IP地址资源枯竭的问题日益严峻。全世界所有的 IP 地址已千 2011 年 2 月 3 日分配完毕 ，其中北美占有总量 的 3/ 4 , 约 30 亿个 ，而人口最多的亚洲只有不到 4 亿个。地址不足，严重地制约了互联网的应用和发展。虽然采用无类别编址和 NAT 技术可以在一定程度上缓解 IP地址资源紧张的问题，但不能从 根本上解决 IP 地址耗尽的问题。
其实，IETF 早在 1990 年就已经预见到了这个问题，并于 1992 年 6 月提 出制定下一代的 IP , 即 IPv6 。 1998 年12 月发 表的 RFC 2460 — 2463 已成为因特网草案标准协议。
IPv6 仍支持无连接的传送，其引进的 主要变化如下：
( I ) 更大的地址空间。IPv6 把地址从IPv4 的 32 位增大 到 128 位，使 地址空间增大了296 倍 。 这样大的地址空间在可预见的将来是不会用尽的。
( 2 ) 扩展的地址层次结构。IPv6 由地址空间很大，因此可以划分为更多的层次。
( 3 ) 简单灵活的首部格式。IPv6 将 更多的 功能定义在了可选的扩展首部中， 其 基本首部只包含 8 个域（相比之下 IPv4 有12 个域）。由于路由器对扩展首部不进行处理（除逐跳扩展首部外），因 此这种设 计不仅 可提供比IPv4 更多 的功能 ，而且还可提高路由器的处理效率。
( 4 ) 改进的选项。IPv6 允许分组包含有 选 项 的 控 制信息 ，因 而可以包含一些新的选项。而 IPv4 所规定 的 选项是固定不变的。
(2) ) 允许协议继续扩充。这一点很重要，因为技术总是在不断地发展（如网络硬件的更新）而新的应用也还会出现。但我们知道，IPv4 的功能是 固定不 变的 。
(3) ) 支持即插即用 ，即自动配置。
( 7 ) 支持资源的预分配，可为对传输延迟有严格要求的分组流预留带宽 ，从 而可很好地满足互联网中音频、视频等多媒体信息的实时传输需求。
(8) IPv6 首部改 为 8 字节对齐，即首 部 长度必须是 8 字节的整数倍。原有的IPv4 首部则是 4 字节对 齐。
图一 所示为一个 IPv6 分组 的基本构成 。IPv6 分组 在基本首部 ( Base Head er ) 的后面允许有零个或多个扩展首部( Extension Header) ,再后面是数据。需要注意的是，所有的扩展首部均不属于 1Pv6 分组 的首部 。 所有的扩展首部和数据合起来称为分组的有效载荷( Payload) 或净负荷。
IPv6 分组 的基 本首 部如 图二所示 。在基本首部后面是 有效 载荷，它包 括 可能选用的扩展首部和运输层的数据。与 IPv4 相比 ，IPv6 对首部中的 某些字段进行了更改：
(1 ) 取消了首部长度字段，因其首部长度是固定的( 40 字节）。 ( 2 ) 取消了服务类型字段，由优先级和流标号字段合起来实 现了服务类型字段的功能。
( 3 ) 取消了总长度字段，改用有效载荷长度字段表示。
( 4 ) 取消了标识、标志和片偏移字段，因为这些功能已包含在分片扩展首部中。
( 5 ) 将 TI L 字段改称为跳数限制字段，使其名称与作用更加一致。
( 6 ) 取消了协议字段，改用下一个首部字段。
( 7 ) 取消了检验和字段，从而加快了路由器 处理分组的速度。如前所述，在运输层，当使用 UDP 时，若检测出有差错的用户数据报就直接丢弃。当使用TCP时， 对检测出有差错的报文段则需要进行重传 ，直到正确传送到目的进程为止。因此在 IP 层的差错检测可以精简掉 ，将数据的可靠性交由高层来保障。
( 8 ) 取消了选项字段，取而代之的是扩展首部。