128位地址空間包含的準確地址數(shù)是340，282，366，920，938，463，463，374，607，431，768，211，456。這些空間足夠為地球上每一粒沙子提供一個獨立的IP地址。

同時，IPv6能為主機接口提供不同類型地址的自動配置：

全球地址(Globally)

全球單播地址(unicast)

區(qū)域地址(on-site)

鏈路本地地址(link local address)

地區(qū)本地地址(site local address)

廣播地址(Broadcast)

組播群地址(multicast group address)

任播地址(anycast address)

移動地址(Mobility)

家鄉(xiāng)地址(home address)

轉(zhuǎn)交地址(care-of address )

聚類全球單播地址(aggregatableglobal unicast)是默認的IPv6地址。這種地址類型是基于分層的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。分層網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的底層是互聯(lián)網(wǎng)服務提供商(ISP)，之上是客戶網(wǎng)絡和它的子網(wǎng)。 128位地址分成前綴和后綴兩部分，各64位。其中64位后綴地址由設備接口來定。

IPv6主機并不需要了解這種地址的層次結(jié)構(gòu)，因此它對網(wǎng)絡安全有很大的好處。為了保證同外部因特網(wǎng)通信時的安全，公司的工作站可以使用定點地址。當需要在相鄰的路由器之間安全地傳送路由拓撲信息時，還可以使用局部連接地址。組播地址也屬于這種分層地址結(jié)構(gòu)，而且被用于地址的自動配置。

另外，這種地址結(jié)構(gòu)還支持一些新服務，如：優(yōu)化的IP層移動或廣播服務。在IPv6互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡上，這些服務一開始就可以在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)。而IPv4就幾乎沒有這種靈活性。 IPv6的這種分層地址結(jié)構(gòu)也使得路由器可以使用多個可聚類的短路由表，每個路由表中存放適量數(shù)目的記錄。IPv4的一個特點就是，路由表內(nèi)容呈指數(shù)級增長，從而增加了每個數(shù)據(jù)包的處理延遲。而在IPv6中，這種處理延遲已不再是一個限制因素。

IPv6同時改進提高了IP包的基本報頭格式。這種簡化的包結(jié)構(gòu)是對IPv4的一個主要改進之處，它有助于彌補IPv6長地址占用的帶寬。IPv6的16字節(jié)地址長度是IPv4的4字節(jié)地址長度的4倍，但IPv6報頭的總長度只有IPv4報頭總長度的2倍。 IPv6報頭所含字段少，而且報頭長度固定。這些特點使路由器的硬件實現(xiàn)更加簡單。與IPv4不同，IPv6網(wǎng)絡中，在路由過程中不對數(shù)據(jù)包進行分割，從而進一步減少了路由負載。這些改進使IPv6能夠在一個合理的開銷范圍內(nèi)，適應互聯(lián)網(wǎng)流量的指數(shù)級增長速度。

IPv6的另一個優(yōu)點就是，在需要的時候能夠在基本報頭的后面放置擴展報頭。這也同時提高了路由能力。與跳躍式報頭不同的是，這種連續(xù)報頭在終端節(jié)點進行分析。一個實例就是IP安全報頭(IPSec)，它能夠提高端到端的安全性。其它擴展報頭包括路由報頭，分斷報頭，認證報頭和信宿報頭。