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從IPv4到IPv6最顯著的變化就是網路位址的長度。RFC 2373和RFC 2374定義的IP位址,就像下面章節所描述的,有128位元長;IP位址的表達形式,一般採用32個十六進位數。
IP中可能的位址有2128≈3.4×1038個,具體數量為340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456(即1632),因為32位元位址每位可以取16個不同的值。
在很多場合,IP位址由兩個邏輯部分組成:一個64位元的網路字首和一個64位元的主機位址,主機位址通常根據實體位址自動生成,叫做EUI-64(或者64-位擴充唯一標識)。