從 IPv4 到 IPv6 最顯著的變化就是網路位址的長度。RFC 2373 和 RFC 2374 定義的 IPv6 位址，就像下面所描述的，有 128 位元長；IPv6 位址的表達形式，一般採用 32 個十六進制數。
IPv6 中可能的位址有 2128 ≈ 3.4×1038 個。也可以想像為 1632 個，因為 32 位元位址每位可以取 16 個不同的值（參考組合數學）。
在很多場合，IPv6 位址由兩個邏輯部封包成：一個 64 位元的網路字首和一個 64 位元的主機位址，主機位址通常根據實體位址自動生成，叫做 EUI-64（或者 64-位擴充功能唯一標識）
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