IPv4 和 IPv6 协议之间存在许多差异，但所有这些都基于互联网协议的渐进步骤问题，在物联网和其他技术的同时为设备提供更多种类的可用地址爆炸式增长，对新 IP 地址的需求很大。
1、扩展了路由和寻址的能力
IPv6 把 IP 地址由 32 位增加到 128 位，从而能够支持更大的地址空间，估计在地球表面每平米有 4*10^18 个 IPv6 地址，使 IP 地址在可预见的将来不会用完。IPv6 地址的编码采用类似于 CIDR 的分层分级结构。简化路由，加快了路由速度。在多点传播地址中增加了一个“范围”域，从而使多点传播不仅仅局限在子网内，可以横跨不同的子网，不同的局域网。
2、报头格式的简化
IPv 4 报头格式中一些冗余的域或被丢弃或被列为扩展报头，从而降低了包处理和报头带宽的开销。虽然 IPv6 的地址是 IPv4 地址的 4 倍。但报头只有它的 2 倍大。
3、对可选项更大的支持
IPv6 的可选项不放入报头，而是放在一个个独立的扩展头部，如果不指定路由器不会打开处理扩展头部，大大改变了路由性能。IPv6 放宽了对可选项长度的严格要求(IPv4 的可选项总长最多为 40 字节)，并可根据需要随时引入新选项。IPV6 的很多新的特点就是由选项来提供的，如对 IP 层安全(IPSEC)的支持，对巨报(jumbogram)的支持以及对 IP 层漫游(Mobile-IP)的支持等。
4、QoS 的功能
因特网不仅可以提供各种信息，缩短人们的距离，还可以进行网上娱乐。在 IPv6 的头部，有两个相应的优先权和流标识字段，允许把数据报指定为某一信息流的组成部分，并可对这些数据报进行流量控制。如对于实时通信即使所有分组都丢失也要保持恒速，所以优先权最高，而一个新闻分组延迟几秒钟也没什么感觉，所以其优先权较低。IPv6 指定这两字段是每一 IPv6 节点都必须实现的。
5、身份验证和保密：在 IPv6 中加入了关于身份验证、数据一致性和保密性的内容。
6、安全机制 IPSec 是必选的，IPv4 的是可选的或者是需要付费支持的。
7、加强了对移动设备的支持：IPv6 在设计之初有有着支持移动设备的思想，允许移动终端在切换接入点时保留相同的 IP 地址。
8、支持无状态自动地址配置，简化了地址配置过程。
无需 DNS 服务器也可完成地址的配置，路由广播地址前缀，各主机根据自己 MAC 地址和收到的地址前缀生成可聚合全球单播地址，这也方便了某一区域内的主机同时更换 IP 地址前缀。
IPv4 是制定互联网规则的组织和标准组织的第四版 IP 寻址。使用 32 位地址，IPv4 提供了超过 40 亿个地址，但此时，全球社区已经没有可用的 IPv4 地址。
考虑到这一点，IPv6 已经有一段时间了。IPv6 使用 128 位地址来极大地扩展可用选择。它还修复了 IPv4 的一些安全问题。
谈到速度，关于 IPv4 和 IPv6 的工作原理有不同的理论。IPv6 具有更简化的路由。但是，IPv6 的可用路由器可能较少，这可能导致更大的跳数和可能的延迟问题。大多数用户不会认识到这些问题，因为所涉及的延迟非常小。
考虑 IPv4 与 IPv6 之间的一种简单方法是，互联网只是耗尽了可用的数字和标准承载，如互联网工程任务组（IETF），为新的 IPv6 协议准备了这种可能性。新地址不需要更改互联网或相关技术的工程。管理员可以简单地将新地址提供给用户并将其构建到设备设计中。
考虑到这一点，IPv6 是“互联网的未来”。最终，IPv4 系统很可能会被逐步淘汰以创建一个标准化的地址系统，除非现有的基础设施仍然如此重要，以至于两个协议必须共存于更长的时间内。
