Tak, zarówno IPv4, jak i IPv6 działają w tej samej warstwie modelu OSI (połączenie systemów otwartych). Obydwa są protokołami warstwy sieciowej (trzecia warstwa) w tym modelu.

Główną funkcją warstwy sieciowej jest zapewnienie kierunku i routingu danych (w postaci pakietów) w różnych sieciach, aby zapewnić ich dotarcie do właściwego miejsca docelowego.

Główna różnica między protokołami IPv4 i IPv6 polega na ich strukturze i sposobie obsługi informacji adresowych. IPv6 został opracowany, aby zaradzić niedoborowi adresów IP dostępnych w IPv4, wprowadzając adresy 128-bitowe zamiast 32-bitowych adresów używanych w IPv4.

Pozwala to na praktycznie nieograniczoną liczbę unikalnych adresów, a także ulepszenia w takich obszarach, jak przydzielanie adresów, bezpieczeństwo za pomocą protokołu IPSec (który jest obowiązkowy w IPv6) i wydajność routingu.

Jednakże, jeśli chodzi o ich miejsce w Modelu OSI, oba protokoły działają w ten sam sposób, ułatwiając komunikację w sieciach poprzez adresowanie i routing pakietów.

Model OSI to ramy koncepcyjne dzielące funkcje sieciowe na siedem odrębnych warstw, od fizycznej (warstwa 1) do aplikacji (warstwa 7), przy czym zarówno IPv4, jak i IPv6 znajdują się w warstwie zapewniającej dotarcie danych z punktu A do punktu B poprzez potencjalnie złożone i zmieniające się sieci.