IPv4与IPv6在多个方面存在显著差异，包括地址长度、地址格式、使用的算法以及安全性等方面。这些不同之处使得两者在网络的发展和应用上有着不同的适用性和灵活性。IPv4是互联网协议的第四版，是最早被广泛使用的版本，主要出现在1970年代。相较于此，IPv6作为第六版在1998年被正式发布，以应对互联网用户和设备迅速增长而引发的地址短缺问题。与IPv4相比，IPv6的地址空间显著扩大，这使得世界各地的设备能够轻松连接互联网。
IPv4的地址长度为32位，这意味着其理论上支持的地址数量约为42亿个。这对于当时的互联网用户数量来说可能是充分的，但随着互联网的普及和移动设备的不断增加，IPv4地址已经不够用。为了应对这一问题，网络地址转换（NAT）技术被引入，允许多个设备共享同一个公共IP地址。然而，这种技术在某些应用上可能会导致网络延迟和配置复杂性。相比之下，IPv6的地址长度为128位，这意味着它可以提供约340万万亿万亿个地址。这种极大的地址空间为未来的设备接入互联网提供了充分的保障，使得每个设备都能够获得唯一的IP地址。
在地址格式方面，IPv4使用点分十进制表示法，由四个以点隔开的十进制数（每个数的范围是0到255）组成，如192.168.1.1。此格式对于普通用户来说容易理解，但在实际应用中可能会引起误解。与此不同，IPv6使用冒号分隔的十六进制表示法，由八组四个十六进制数字组成，如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。这种格式虽然在某种程度上不是那么直观，但它允许表达更多的地址，并且在简化和压缩方面提供了一些便利性（例如，零压缩表示法）。
在网络配置和管理方面，IPv4通常依赖于静态分配和动态主机配置协议（DHCP）来分配地址。DHCP的引入解决了手动配置IP地址的繁琐，但在网络规模扩大时，配置和管理依然会变得相对复杂。IPv6则在设计上引入了自动地址配置（Auto-configuration）能力，它允许设备在没有人工干预的情况下自动获取地址，从而简化了网络的管理和配置工作。此特性特别适合动态变化的网络环境，尤其是移动设备或物联网设备不断接入和离开的情况。
安全性也是IPv4与IPv6之间的一个重要区别。IPv4虽然可以在其上层引入IPsec等安全协议进行加密和认证，但在设计时并没有将安全性作为内建功能。IPv6从一开始就考虑到安全性问题，IPsec在IPv6中是可选的，但是其实质上可以以及应该在每个IPv6连接上得到充分使用。通过这项技术，数据的完整性、认证和机密性能够得到有效保障。
在实际应用场景方面，由于IPv4历史较长，当前大多数网络仍然使用IPv4。这导致了许多遗留系统和新系统之间的兼容性问题，包括一些老旧设备无法支持IPv6。为了促成IPv6的推广，许多互联网服务提供商和企业正在逐步迁移到IPv6，这种转变可以减少对NAT的依赖，提升网络的效率和性能。然而，迁移并不是一蹴而就的，双栈技术（同时支持IPv4和IPv6）被广泛采用，以便新的和旧的技术能够共存。
综上所述，IPv4与IPv6在设计理念、技术特征、安全性等多个方面具有明显差异。随着互联网的持续发展和用户需求的日益增长，IPv6正在逐渐成为未来互联网的重要基础协议。虽然IPv4在很多系统中依然发挥着重要作用，但确实需要向IPv6过渡以满足未来的需求。