1. 地址长度与空间
IPv4
- 使用32位（4字节）地址
- 可提供约43亿个地址（2^32 ≈ 4.3×10^9）
- 地址以点分十进制表示（如192.168.1.1）
IPv6
- 使用128位（16字节）地址
- 可提供约3.4×10^38个地址，足以覆盖全球所有设备
- 地址以冒号分隔的十六进制表示（如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334）
IPv4地址已于2011年分配完毕，而IPv6的地址空间理论上可满足未来需求。
2. 协议特性
安全性
IPv4
IPsec支持仅可选，需要额外配置
IPv6
内置IPsec支持，提供端到端加密和身份验证
头部结构
IPv4
头部长度为20-60字节，包含12个字段
IPv6
头部固定为40字节，仅包含8个字段
校验和
IPv4
头部包含校验和字段，用于错误检测
IPv6
移除校验和字段以提高性能
分片
IPv4
支持源主机和中间路由器的分片
IPv6
仅允许源主机分片
3. 地址配置与管理
自动配置
IPv4
依赖DHCP或手动配置，需要集中管理
IPv6
支持无状态地址自动配置（SLAAC），无需DHCP即可分配地址
广播与多播
IPv4
使用广播地址，可能导致网络拥塞和安全问题
IPv6
采用多播和任播机制，避免广播风暴，提高效率
4. 路由与扩展
路由协议
IPv4
使用OSPFv2等传统路由协议
IPv6
使用OSPFv3等精简路由协议，支持"下一代互联网路由协议"
扩展头部
IPv4
选项直接嵌入头部，增加复杂性
IPv6
通过扩展头部（Extension Headers）处理可选数据，结构更清晰
5. 其他差异
流量标签
IPv4
无流量标签字段，缺乏服务质量（QoS）管理功能
IPv6
头部包含流量标签字段，用于服务质量（QoS）管理
兼容性
IPv4
与IPv6不直接兼容，需要额外技术实现互通
IPv6
通过双栈、隧道或转换技术与IPv4实现共存
总结
IPv6在地址空间、安全性、配置效率和扩展性方面显著优于IPv4，但IPv4仍广泛用于现有网络。随着IPv6的普及，两者将长期共存，逐步过渡到全IPv6环境。
IPv4与IPv6对比总结
| 特性 | IPv4 | IPv6 |
|---|---|---|
| 地址空间 | 32位 (43亿) | 128位 (3.4×10^38) |
| 头部结构 | 20-60字节，12个字段 | 固定40字节，8个字段 |
| 安全性 | IPsec可选 | 内置IPsec支持 |
| 配置方式 | DHCP或手动 | SLAAC自动配置 |
| 广播 | 支持广播 | 使用多播替代 |
| 状态 | 地址已耗尽 | 地址充足 |