IPv6与IPv4的主要区别体现在多方面，包括地址长度、地址空间、数据包格式、网络配置、以及安全性等方面。了解这些不同之处对于互联网的发展和网络管理至关重要。
IPv4使用32位地址，理论上可以提供约42亿个独立的IP地址，但由于地址分配不均和一些被保留的地址，实际可用的IP地址要少得多。相比之下，IPv6的地址长度为128位，这使其能够提供近乎无限的IP地址，总数达到340万亿个亿个地址。这种极大的地址空间可以支持更多的设备，尤其是在物联网时代，几乎所有设备都被赋予唯一IP地址。
地址分配和寻址方式也有所不同。IPv4通常通过动态主机配置协议（DHCP）分配地址，虽然也支持静态IP分配，但手动配置较为繁琐。IPv6在设计上加入了自动配置的特性，设备在连接到网络时可以自动生成自己的地址，简化了网络配置过程。此类自动配置方式使得网络管理员的工作更加高效，也减少了人为错误的发生概率。
在数据包格式上，IPv6的头部结构经过简化和优化。IPv4的数据包头部信息比较复杂，包含多个字段，这在某些情况下可能会导致数据包处理速度较慢。IPv6设计了更为高效的数据包头部，减少了不必要的字段，并将一些参数移到扩展头部中。这种架构的改进不仅提高了数据传输的速度，同时也增强了网络设备的处理能力。
安全性方面也是二者之间的重大区别。IPv6在设计之初就考虑到了安全性，其原生支持IPsec（Internet Protocol Security），为数据传输提供了加密和身份验证，而IPv4在这一方面是可选的，必须通过额外的配置来实现。这意味着在IPv6网络中，数据传输的安全性和隐私性得到了更好的保障，减少了网络攻击的风险。
网络邻居发现的机制在IPv6中也发生了变化。IPv4使用地址解析协议（ARP）来映射IP地址到物理地址，但这种方法在大型网络中容易导致广播风暴，增加了网络负担。IPv6采用了邻居发现协议（NDP），其通过多播方式进行地址解析，从而降低了网络的广播流量，提升了网络效率。而NDP还引入了路由器发现机制，让主机可以动态识别网络中的路由器，提高了网络的灵活性与自适应能力。
设备的移动性也是IPv6的一大亮点。与IPv4相比，IPv6在移动设备管理方面有更为先进的机制，如移动IPv6（Mobility IPv6）标准，使得设备能够在不同的网络之间无缝切换而不丢失连接，这在当前移动互联网环境下显得尤为重要。这样，用户在不同的网络环境中能够持续访问到互联网服务，提升了用户体验。
最后，关于网络地址转换（NAT）的使用。IPv4由于地址资源的限制，广泛使用NAT技术来延伸有限的IP地址，允许多个设备共享一个外部IP地址，造成了很多问题，如服务发现困难和延迟增加。然而，IPv6的地址空间极为宽松，大规模的地址分配使得NAT在IPv6中几乎失去了必要性，网络设备能够直接使用全球唯一的IP地址，从而简化了互联网架构。
综上所述，IPv6在许多方面超越了IPv4，其广泛的地址空间、更为简化的网络配置方式、优秀的数据包处理机制和增强的安全性等特征，为未来互联网的发展提供了强有力的支撑。同时，随着互联网设备数量的激增，IPv6的优势愈发明显，这使其成为下一代网络的基础协议。