Kodowanie, autentykacja i bezpieczeństwo przenoszonych danych są istotne dla przedsiębiorstw i sieci typu VPN (Virtual Private Network). Dla tych celów IPv6 oferuje tzw Security Header Extensions.

Nagłówki Authentication Extension Header pozwalają odbiorcy na określenie z dużym stopniem prawdopodobieństwa, czy pakiet pochodzi ze źródła, na które wskazuje jego adres. Zapobiega to przed nadawaiem hostom numerów IP w ten sposób, że możliwe jest podszycie się pod inną osołę Taka manipulacja adresami IP nosi nazwę spoofing i jest najczęstszą formą np. ataków denial of service. W standardowym IPv4 serwer nie jest w stanie odróżnię czy pakiet pochodzi z właściwego źródła, czy nie. Odpowiedzią na ten problem są rozwiązania typu firewall, jednak wiążą się one z dodatkowymi problemami w adminstrowaniu siecią.

IPv6 używa standardowej metody dla sprawdzenia autentyczności pakietów otrzymywanych na poziomie warstwy sieciowej, zakładając jednocześnie, że sprzęt różnych producentów korzysta z tych samych usług. Implementacje IPv6 wymagają wsparcia dla algorytmów MD5 i SHA-1, zapewniając tym samym odpowieni poziom bezpieczeństwa dla węzłów sieci.

Obok technik typu spoofing, kolejną dziurę w bezpieczeństwie Internetu stanowi zwiększająca się ilość oprogramowania do analizy ruchu w sieci, które wykorzystywane potajemnie pozwalają na podsłuchawanie przesyłanych informacji (tzw. sniffing). Narzędzia diagnostyczne tego typu mogą być stosowane do zdobywania np. numerów kart kredytowych czy haseł. IPv6 zapewnia ochronę poufnych danych przez stosowanie standardowo rozszerzenia nagłówka dla końcowego kodowania, na poziomie warstwy sieciowej (network layer). Nagłówki Encryption Headers, wskazują który klucz kodowania został wybrany i przenoszą inne potrzebne informacje. Istnieje rozszerzenie podobnego typu dla warstwy sieciowej protokołu IPv4 (kompatybilne z IPv6), ale nie jest jeszcze w powszechnym użyciu.

Obydwa rodzaje nagłówków IPv6 mogą być stosowane bezpośrednio między hostami albo w powiązaniu z dodatkowymi urządzeniami zabezpieczającymi, dodającymi kolejny poziom bezpieczeństwa ze swoimi własnymi oznaczeniami pakietów i własnymi metodami kodowania.