IPv6: è stato ideato come evoluzione e non come rivoluzione di IPv4. I cambiamenti principali introdotti nel nuovo protocollo si possono raggruppare nelle seguenti categorie:

• Capacità di instradamento e indirizzamento espanso. IPv6 aumenta la dimensione dell'indirizzo IP da 32 a 128 bit per supportare più livelli gerarchici di indirizzamento (cfr. dns) ed un numero molto più grande di nodi indirizzabili.
• Una semplificazione del formato dell'header (vd. IPv4). Dal confronto delle intestazioni della versione 4 e della versione 6 di IP si può verificare che alcuni campi dell'header IPv4 sono stati rimossi o resi opzionali, per ridurre il peso dell'elaborazione del datagramma e per contenere il più possibile l'occupazione di banda dovuta all'intestazione, nonostante la maggiore dimensione degli indirizzi. Anche se gli indirizzi IPv6 sono quattro volte più lunghi di quelli IPv4, l'header IPv6 è solo due volte più grande di quello IPv4.
• Supporto migliorato per le opzioni. Cambiamenti nel modo in cui le opzioni dell'header IP sono codificate permettono un forwarding più efficiente, limiti meno stringenti sulla lunghezza delle opzioni e maggiore flessibilità nell'introduzione di nuove opzioni. Il loro uso diventa realmente possibile.
• Meccanismo di individuazione dei flussi. È stata aggiunta una nuova funzionalità per permettere l'individuazione dei pacchetti appartenenti a particolari flussi di dati per i quali il mittente richiede un trattamento speciale.
• Possibilità di estensioni future per il protocollo. Forse il cambiamento più significativo in IPv6 è l'abbandono di un protocollo che specifica completamente tutti i dettagli a favore di un protocollo che consente di inserire delle estensioni.
• Ottimizzazione delle funzioni di controllo. Il protocollo ICMP (Internet Control Message Protocol) per IPv6 comprende al suo interno la gestione dei Gruppi Multicast ed i cosiddetti meccanismi di Neighbor Discovery: tra questi sono particolarmente importanti i meccanismi di auotoconfigurazione dei terminali e quelli di risoluzione indirizzi.
• Un nuovo tipo di indirizzo chiamato indirizzo anycast. Questo indirizzo identifica un insieme di nodi, ma un datagramma spedito a tale indirizzo viene inoltrato a uno solo di essi.
• Capacità di autenticazione e privacy.
• Allineamento su 64 bit anzichè su 32 bit.