Već početkom '90-ih je bilo jasno da će se postojeći fond IP adresa iscrpiti u skoroj budućnosti, prvenstveno zato jer je vrlo neravnomjerno raspodijeljen u 4 klase, čime se uvijek dodijeljuje puno više adresa nekoj mreži nego što je potrebno. Osim toga, maksimalni broj adresa u idealnom slučaju je 4.3 milijarde, što je već tada bilo manje od ukupne populacije svijeta. Ponukani time i novim zahtijevima od Internet-a, prvenstveno mobilnošću i kontrolom hitnosti paketa, u zimu 1992. su se pojavila 4 različita prijedloga za novi protokol; "CNAT", "IP Encaps", "Nimrod", i "Simple CLNP". Do prosinca 1992. pojavili su se još 3 prijedloga, "The P Internet Protocol" (PIP), "The Simple Internet Protocol" (SIP) i "TP/IX", da bi se tokom 1993. od toga stapanjem i odabirom stvorila 2 konačna prijedloga: "Simple Internet Protocol Plus" (SIPP) i "Common Architecture for the Internet" (CATNIP). Na sastanku IETF-a (Internet Engineering Task Force) u Torontu 25. 7. 1994. voditelji razvoja IPv6 su iznijeli prijedlog novog protokola, koji je između ostalog sadržavao:
- SIPP sa 128-bitnim adresama će biti osnova novog protokola
- zadržat će se politika dodjele adresa, i neće biti pokušaja preraspodjele starih adresa
- određene su nove smjernice razvoja sigurnosti i privatnosti korisnika (enkripcija, posebno zaglavlje za privatnost, Firewall...)
- načini upotrebe starih 32-bitnih adresa u novom protokolu, i upotreba starih usmjerivača sa novim adresama
- prijelaz sa stare verzije protokola na novu mora biti posve neprimjetan krajnjem korisniku, i mora postojati mogućnost zajedničkog postojanja stare i nove verzije
Najveća prednost novog protokola je upotreba 128-bitnih adresa, što daje 3.4*1038 adresa. Ili, kao lakši primjer, 6.5*1023 adresa po kvadratnom metru zemljine površine! Razumna je pretpostavka da će taj broj adresa biti dovoljan za slijedećih 20-ak godina. Osim toga, radi što bolje prilagodljivosti mrežama manje propusnosti, zaglavlje je smanjeno, dok posebne opcije dolaze u produžetak zaglavlja. Na taj način je obavezni dio zaglavlja maksimalno smanjen. Na slici je prikazan izgled obaveznog dijela zaglavlja:
U zaglavlju je 4 bita ostavljeno za verziju, pružajući tako mogućnost nadogadnje novih verzija na isti oblik zaglavlja. 4 bita su Traffic Class ili Priority, dajući nam tako 16 različitih vrsta prometa. Neke od tih oznaka su već određene, a neke ostavljene budućim korisnicima, ali vrijedi pravilo da su brojevima 0 do 7 označeni datagrami kojima nije toliko bitno kašnjenje, koliko pouzdana isporuka, dok su 8 do 15 real-time datagrami, koji se smiju i povremeno izgubiti, ali kod kojih je kašnjenje jako važno. Time je riješen problem integracije raznih prijenosa glasa i slike preko interneta, ali i prijenos važnih podataka, koji je do sada morao biti riješen u višim slojevima protokola. 24 bita čine Flow Label, koja je slučajno izbrani broj, te u kombinaciji s izbornom adresom čini gotovo sigurno jedinstvenu identifikaciju toka podataka, omogućavajući tako korisnicima kontrolu toka podataka koji trebaju stići zajedno na odredišnu adresu, ali i samim routerima da skupini paketa odredi jedinstveni Flow Label, olakšavajući tako obradu podataka na kraju. Daljnji dijelovi su duljina paketa, vrsta slijedećeg zaglavlja (kako bi odredišni čvor znao gdje počinje paket) i broj čvorova kroz koje paket smije proći prije nego što se izbaci iz mreže (poznat i kao Time To Live). Adresa zahtijeva posebnu pažnju zbog upotrebe starih adresa unutar novih. Kao dogovoreni oblik upotrebljava se dodavanje 80 nula na početak adrese, te 16 nula ako je odredišni čvor IPv6 kompatibilan, odnosno 16 jedinica ako je odredišni čvor samo IPv4 kompatibilan. Zamišljeno je da se paketi IPv6 pri prolasku kroz dijelove mreže na IPv4 začahure u IPv4 datagram, tako da ti dijelovi mreže neće ni primjetiti postojanje novog protokola. Zbog očekivane uloge prijenosa slike preko Interneta, te drugih servisa koji će svi trebati način slanja istog paketa mnogim korisnicima, te kontrole prezagušenosti prometa i veće brzine, postoji više vrsta adresa. Ono što bismo zvali običnim adresiranjem jednog čvora, zove se unicast, i ima dva oblika, za lokalne i globalne adrese, kako bi čvorovi znali da li da traže korisnika unutar lokalne mreže ili globalno. Za mreže sa više prilaza postoji oblik anycast, koji čvoru govori da pošalje paket najbližem ulazu u mrežu. Standardni broadcast je sada poboljšan, zove se multicast i ima 112 bitova za adresiranje grupe. U produžetku zaglavlja nalaze se sve opcije vezane za sigurnost, privatnost i način usmjeravanja, i taj dio paketa se otvara tek na ciljnom čvoru.
Mehanizmi prelaska na novu verziju protokola su smišljeni tako da u svakom trenutku mogu zajedno postojati obadve verzije, te je predloženo da se prvo promijene usmjerivači (routeri) na novu verziju, a zatim postepeno i cijela lokalna mreža. Time bi krajnjem korisniku prelazak bio posve neprimjetan. Sve stare IPv4 adrese bi se nastavile koristiti na već opisan način.
Ovime bi zaključio ovaj kratki pregled novog IP protokola. IPv6 je napravljen tako da zamijeni stari protokol bezbolno i bez pritisaka na bilo koga, ali u isto vrijeme s razumnom pretpostavkom da će zbog nedostatka adresa svi morati prijeći na njega prije ili kasnije. Sam protokol je osmišljen tako da buduće promjene budu što lakše, ali i da nam osigura barem 10 godina prije ponovne promjene protokola.
