Продолжающийся рост числа узлов в Internet привел к появлению в стеке протоколов TCP/IP протокола IPv6 — шестой версии протокола IP (в основе сети Internet-2 лежит протокол IPv6).
В протоколе IPv6 размер адреса увеличен до 128 бит. Адреса отражают иерархическую структуру сети и могут быть индивидуальными или групповыми. Индивидуальный адрес имеет следующую структуру (в скобках указан размер соответствующего поля в битах):
Групповые адреса присваиваются группам узлов. Сообщение, адресованное группе, будет доставлено каждому члену группы.
Совместное использование протоколов IPv6 и IPv4 возможно в течение переходного периода. В частности, адреса IPv4 помещаются в заголовке IPv6 на место последних 32 бит, а предыдущие 96 бит заполняются нулями.
В целом IP-заголовок в протоколе IPv6 состоит из 40 байт и включает следующие поля:
За основным заголовком в IPv6-пакете могут следовать дополнительные, используемые для указания пользователю той или иной служебной информации, например, способа шифрования или способа фрагментации. Лимит числа переходов — это максимально допустимое число маршрутизаторов на пути дейтаграммы. Превышение этого числа приводит к ликвидации пакета.