IPv6 のアドレス構造
IPv4とIPv6の最も大きな違いは、そのネットワークアドレスの長さにある。従来までのIPv4が32ビットであったのに対し、IPv6は128ビットである。
IPv6のアドレスは、前半部(プレフィックス,ネットワークID)と後半部(インタフェースID)に分けられて管理される。インタフェースIDは一意性を得るためにMACアドレスから生成されるEUI-64フォーマットが使用されることが多いが、必ずこの形式を使わなければならないということではない（特に、サーバでは手動で静的に設定されることが多い）。
アドレスの一意性は最終的にはDuplicate Address Detection (DAD)という仕組みで保証される。
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IPv6 のアドレス表記
従来のIPv4では、アドレスの値を8ビット単位でドット（.）で区切り、十進法で表記する。
192.0.2.1
IPv6では、128ビットを表記する際、IPv4と同様の表記では冗長になりすぎるため、アドレスの値を16ビット単位でコロン（:）で区切り、十六進法で表記する。
2001:0db8:bd05:01d2:288a:1fc0:0001:10ee
この方法でも、まだ冗長であるため、以下のルールが適用される場合がある。
あるセクションが "0" で始まる場合、当該先行する "0" を省略することができる。
2001:0db8:0020:0003:1000:0100:0020:0003 = 2001:db8:20:3:1000:100:20:3
16ビット単位の記述で "0" が連続するところは "::" で省略することができる。ただし、"::" は可変長なので、1箇所だけ使用できる。
2001:0db8:0000:0000:1234:0000:0000:9abc = 2001:db8::1234:0:0:9abc
2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:9abc = 2001:db8::9abc
上記のルール（[RFC 4291]）では同じIPv6アドレスに複数の表記が許容されることになる。
アドレスの表記を唯一に統一し単純化するためのルール（[RFC 5952]）も存在し、同RFCの§4に従うと、以下のようになる。
あるセクションが "0" で始まる場合、当該先行する "0" は必ず省略する。
16ビット単位の記述で "0" が2回以上連続するところは、連続する "0" がいちばん長いフィールドを必ず "::" で省略する。
連続する "0" の長さが同じ箇所が複数個ある場合は、最初（上位側）を省略する。
連続しない1回だけの "0" は省略してはならない（RFC 4291ではこの省略は許容されている）。
英字部分は必ず小文字を使用する。
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その他、アドレスの種類によっては、以下のような特殊な表記が用いられることがある。
IPv4互換アドレスやIPv4射影アドレスでは、下位32ビットにIPv4アドレスが埋め込まれる。そのため、その部分だけIPv4の表記にすることが多い。
::ffff:192.0.2.1
リンクローカルアドレスは一つのリンク（サブネット）内でしか一意でない。そのため、ホストから見た場合、何らかの方法でネットワークインターフェースを指定してリンクを特定しなければならない。アドレス末尾に % 記号を介してインターフェースの番号や名称を付加するのが一般的である。
fe80::0123:4567:89ab:cdef%4, fe80::0123:4567:89ab:cdef%fxp0
また、サブネットマスクは2001:0db8:9abc::/48のように表記される。この場合、先頭から48ビット （2001:0db8:9abc） がネットワークアドレス部である。ただし、IPv4と異なり、グローバルアドレスのエンドユーザーへの割り当て単位が原則/48（場合によっては/64）と決まっていることから、通常目にするサブネットマスクは /48 か /64 であり、あまり意識することはない。これより大きい単位（/32 や /16 など）のサブネットマスクは、IPv6のアドレス体系、ルーティング及びISPに対する割り振り等の議論の際に登場する。