IPv6 se diseñó para reemplazar el espacio de direcciones de 32 bits de IPv4 con direcciones de 128 bits, suficientes para que la escasez de direcciones y la mayor parte del NAT desaparezcan. Una dirección IPv6 se escribe como ocho grupos (hextetos) de cuatro dígitos hexadecimales separados por dos puntos, por ejemplo 2001:0db8:0000:0000:0a00:0000:0000:0001. Igual que IPv4, tiene una longitud de prefijo: la mayoría de las LAN usan una /64, donde los primeros 64 bits identifican la subred y los últimos 64 bits, el identificador de interfaz (interface ID), identifican al host.
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