El protocolo IPv6 define un conjunto de encabezados, que se dividen en básicos y de extensión. La figura siguiente ilustra los campos que tiene un encabezado de IPv6 y el orden en que aparecen.
En la lista siguiente se describe la función de cada campo de encabezado.
Versión: número de versión de 4 bits del protocolo de Internet = 6.
Clase de tráfico: campo de clase de tráfico de 8 bits.
Etiqueta de flujo: campo de 20 bits.
Tamaño de carga útil: entero sin signo de 16 bits, que representa el resto del paquete que sigue al encabezado de IPv6, en octetos.
Encabezado siguiente: selector de 8 bits. Identifica el tipo de encabezado que va inmediatamente después del encabezado de IPv6. Emplea los mismos valores que el campo de protocolo IPv4.
Límite de salto: entero sin signo de 8 bits. Disminuye en uno cada nodo que reenvía el paquete. El paquete se desecha si el límite de salto se reduce a cero.
Dirección de origen: 128 bits. Dirección del remitente inicial del paquete.
Dirección de destino: 128 bits. Dirección del destinatario previsto del paquete. El destinatario previsto no es necesariamente el destinatario si existe un encabezado de enrutamiento opcional.
Las opciones de IPv6 se colocan en encabezados de extensión independientes que se ubican entre el encabezado de IPv6 y el encabezado de capa de transporte de un paquete. Ningún enrutador procesa ni examina la mayoría de los encabezados de extensión de IPv6 durante el recorrido de distribución del paquete hasta que éste llega a su destino. Esta función supone una mejora importante en el rendimiento de los enrutadores en paquetes que contienen opciones. En IPv4, la presencia de cualquier opción hace que el enrutador examine todas las opciones.
A diferencia de las opciones de IPv4, los encabezados de extensión de IPv6 pueden tener un tamaño arbitrario. Asimismo, la cantidad de opciones que lleva un paquete no se limita a 40 bytes. Aparte de la forma de procesar las opciones de IPv6, esta función permite que las opciones de IPv6 se apliquen a funciones que no resultan viables en IPv4.
Para mejorar el rendimiento al controlar los encabezados de opciones subsiguientes, así como el protocolo de transporte que va después, las opciones de IPv6 siempre son un múltiplo entero de 8 octetos. El múltiplo entero de 8 octetos mantiene la alineación de los encabezados subsiguientes.
Hay definidos los siguientes encabezados de extensión de IPv6:
Encaminamiento: enrutamiento extendido, por ejemplo ruta holgada fijada en origen de IPv4
Fragmentación: fragmentación y montaje
Autenticación: integridad y autenticación, y seguridad
Encapsulado de carga útil: confidencialidad
Opciones de salto a salto: opciones especiales que necesitan procesamiento salto a salto
Opciones de destino: información opcional que el nodo de destino debe examinar