在20世纪90年代早期，因特网工程任务组开始致力于开发一种替代IPV4的协议。该努力的首要动机是以下现实：由于新的子网和IP节点以惊人的增长率连到因特网上（并被分配唯一的IP地址），32比特的IP地址空间即将用尽。为了应对这种对大IP空间的需求，开发了一种新的IP协议，即IPv6。IPv6设计者还利用这个机会，在IPv4积累的运行经验基础上调整和强化了IPv4的其他方面。
IPv6报文头部如上图所示，IPv6中引入的最重要的变化显示在其数据报格式中，如下所示。
1）扩大的地址容量。IPv6将IP地址长度从32比特增加到128比特（16字节），这是一个天文数字，甚至地球上每一个沙砾都可以用IP寻址了。IPv6中还引入了一种称为任播地址（anycast address）的新型地址，这种地址可以使数据报交付给一组主机中的任意一个。
2）简化高效的40字节首部。许多IPv4字段已被舍弃或作为可选项。因而所形成的40字节定长首部允许路由器更快的处理IP数据报。一种新的选项编码允许进行更灵活的选项处理。
3）流标签。IPv6有一个难以捉摸的流定义。RFC 2460中描述道，该字段可用于 “给属于特殊流的分组加上标签，这些特殊流是发送方要求进行特殊处理的流，如一种非默认服务质量或需要实时服务的流”。例如，音频与视频传输就可能被当作一个流。由高优先级用户（如某些为使其流量得到更好服务而付费的用户）承载的流量也可能被当作一个流。
IPv6首部报文字段解析、
（1）版本号。该4比特字段用于标示IP版本号。毫不奇怪，IPv6将该字段设置为6。注意将该字段设置为4并不能创建一个合法的IPv4数据报。（如果是这样的话，事情就简单多了。。。）
（2）流量类型。该8比特字段与我们从IPv4看到的TOS字段的含义相似。
（3）流标签。该20比特的字段用于标识一条数据报的流，能够对一条流中的某些数据报给出优先权，或者它能够用来对来自某些应用（例如IP话音）的数据报给出更好的优先权，以优于来自其他应用。
（4）有效载荷长度。该16比特值作为一个无符号整数，给出了IPv6数据报中跟在定长的40字节数据报首部后面的字节数量。
（5）下一个首部。该字段标识数据报中的内容（数据字段）需要交付给哪个协议如（TCP或者UDP协议）。该字段使用与IPv4首部中协议字段相同的值。
（6）跳限制。转发数据报的每台路由器对该字段的值减一。如果跳限制达到0，则该数据报被丢弃。
（7）源地址和目的地址。标识了目的和源地址。
（8）数据。这是IPv6数据报的有效载荷部分。当数据报达到目的地时，该有效载荷就从IP数据报中移出，并交给下一个首部字段中指定的协议处理。
IPv4和IPv6报头的比较、
在IPv4数据报中出现的几个字段在IPv6中已不复存在。
1）分片/重新组装。IPv6不允许中间路由器进行分片与重新组装。这种操作只能在源与目的地执行。如果路由器收到的IPv6数据报因太大而不能转发到出链路上的话，则路由器只能丢掉该数据报，并向发送方发回一个 “分组太大” 的ICMP差错报文。于是发送方能够使用较小长度的IP数据报重发数据。分片与重新组装是一个耗时间的操作，将该功能从路由器中删除并放到端系统中，大大加快了网络中的IP转发速度。
2）首部校验和。因为因特网中的运输层（TCP和UDP）和数据链路层协议执行了检验操作，IP设计者大概觉得在网络层中具有该项功能实属多余，所有将其去掉。其实检验也是一个耗时间的操作，快速处理IP分组是网络层的关注重点！
3）选项。选项字段不再是标准IP首部的一部分了。但它没有消失，而是可能出现在IPv6首部中由 “下一个首部” 一样指出的位置上。这就是说，就像TCP或UDP协议首部能够是ＩＰ分组中的 “下一个首部” 一样，选项字段也能是 “下一个首部”。删除选项字段使得ＩＰ首部成为定长的40字节。
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