在网络通信中，IPv4与IPv6的包结构之间存在显著差异。IPv4协议是第一个广泛使用的网络协议，它的地址空间为32位，因此可以支持大约42亿（2^32）个地址。IPv4数据包结构包含固定的20字节头部和可变长度的负载。IPv4头部包含版本号、头部长度、服务类型、总长度、标识符、标志、片偏移、TTL（生存时间）、协议、头部校验和、源IP地址和目标IP地址等字段。这种结构相对简单，但其地址数量的限制导致了子网划分和网络地址转换等技术的广泛应用。同时，由于地址耗尽，IPv4面临着越来越严重的问题。
IPv6协议为了克服IPv4的地址限制而出现，采用128位的地址长度，能够支持一个几乎无限的地址空间，达到340万亿亿个地址（2^128）。在IPv6中，数据包的头部大小是固定的，为40字节，并且头部字段的设计也有所不同。例如，IPv6不再使用“头部长度”这种字段，因为其头部大小始终固定，而是使用“版本”字段来识别数据包类型。IPv6还移除了一些IPv4中的字段，如校验和和片段偏移，简化了包的处理过程。
从封装结构来看，IPv4的字段排列相对复杂，包含许多必须解读的标志位和选项字段，而IPv6的头部则相对简单。IPv4中的数据包标识、标记标识符和分片机制在IPv6中也得到了简化。在IPv6中，尽管头部移除了这些字段，但它引入了扩展头的概念，使得在需要额外信息时，可以根据上下文灵活添加新的扩展头部。这种设计增加了扩展性，也更符合现代网络日益增长的需求。
协议之间的最大不同之处还在于地址表示法。在IPv4中，IP地址通常被表示为四组十进制数字，例如192.168.1.1，每组数字范围从0到255。而在IPv6中，地址以八组十六进制数字的形式表示，例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334，相较于IPv4，显得更加冗长。这种表示法使得IPv6能够包含更多信息，但同时也在输入时增加了复杂性，特别是在手动配置时。
IPv6引入了更丰富的地址类型，包括单播、组播和任播。例如，单播地址指向单个设备，组播地址则可用于发送数据到一个地址组，任播则表示数据可以通过多个设备中的一个转发到目的地。这些新的地址类型使得网络能够更灵活地处理大规模客户端的数据通信需求，相较于IPv4的单一单播地址策略有了显著改进。
在传输层协议方面，IPv6也进行了改进。在IPv4中，常用的传输层协议包括TCP和UDP，但IPv6中增加了对移动设备的支持，使得终端可以在不同网络之间无缝切换，而不需要重新分配地址。这种改变非常重要，因为移动互联网的普及意味着设备频繁更换网络的需求日益增加。
基于这两种协议的安全性设计，IPv6在其设计上就包含了IPsec（IP安全）功能。这种安全机制为IPv6提供了原生的加密和身份验证支持，而IPv4的IPsec只是在后来增加的扩展。这意味着IPv6在设计时考虑到了更高的安全性，这对于当前网络环境中的数据保护至关重要。
在应用层面，IPv6的支持也与IPv4有所不同。为了适应IPv6的出现，许多应用和服务必须进行调整，以便能够处理长地址和新的传输机制。这些改变不仅在服务器端，也影响到终端设备和路由器。不同的协议栈和设置时常会以不同的方式来兼容这两种协议，使得网络管理员需要了解这两者的相互作用。
综合来看，IPv4和IPv6在数据包结构及解析方式上有着明显的区别，IPv4因其简单性在早期获得了广泛的应用，而IPv6则是为