[네트워크] IPv4와 IPv6

<IPv4와 IPv6 비교>

IPv6

1) IPv6가 필요한 이유 : IPv4는 약 43억개의 주소를 할당할 수 있지만, 실질적으로 일반인, 혹은 직장에서 사용하는 주소(A클래스 약 1600만개, C클래스 256개)는 턱없이 부족하며, 잘 쓰이지 않는 주소들(D, E클래스)도 다수 존재하기 때문에 주소가 고갈되고 있다.

또한, 4차 산업혁명이 도래하면서 IoT(Internet of Things) 디바이스 각각에 IP 주소를 할당해야 하는데 안그래도 모자란 주소가 더욱 부족해졌다.

2) IPv6의 주소 개수

IPv4의 경우, 32비트로 구성되어 약 43억개의 주소 공간을 확보할 수 있으나 IPv6는 128비트로 구성되어 있다. 이는 천문학적인 숫자이며, 60억 인구 기준 1인당 약 5천만개의 주소를 할당할 수 있다.

 

IPv6의 특징

- IPv4에 비해 주소 공간 길이가 4배 증가, 할당 가능한 숫자는 비교 불가할 정도로 증가

- IPv6는 옵션을 기본 헤더에서 분리하여 필요할 때마다 기본 헤더와 상위 계층 데이터 간에 새로운 확장 헤더를 삽입해서 사용 가능

- 새로운 프로토콜의 확장을 허용하여 설계

 

IPv6 주소의 장점

1) 확대된 주소 공간 : 주소의 길이가 128비트로 증가되어 IPv4의 4배가 됨

2) 단순해진 헤더 포맷 : IPv4 헤더에 불필요한 필드를 제거하여 빠른 처리 가능

3) 간편해진 주소 설정 기능 : IPv6 프로토콜에 내장된 주소 자동 설정 기능을 이용한 플러그 앤 플레이 설치가 가능

4) 강화된 보안 기능 : IPv6에서는 IPSec 기능을 기본 제공

5) 개선된 모바일 IP : IPv6 헤더에서 이동성을 지원

 

IPv6 주소 필드

<IPv6 주소 필드>

IPv6의 주소 필드는 64비트의 프리픽스 부분(fe80::)부분과 64비트의 인터페이스 ID 부분으로 이루어져 있다.

인터페이스 ID부분은 IPv4의 호스트 부분과 동일하다.

 

IPv6 헤더

IPv6는 IPv4에 비해 헤더의 구조가 간결하다. 기본적인 형식은 계승하고 있지만 IPv4에서 자주 사용하지 않는 기능은 제거되었다. 하지만 IPv6는 새로운 필드가 추가되었기 때문에 IPv4와 동일한 동작이 가능하다.

 

덤으로 IPv4에 있었지만 IPv6에서 제거된 필ㄹ드는 헤더 길이, 식별자, 플래그, 단편 오프셋, 검사합, 옵션, 패딩이며, IPv4와 동일한 기능을 하지만 명칭이 바뀐 것은 TOS(-> 트래픽 클래스), LifeTime, Total Length(->페이로드 길이), Protocol(->다음 헤더) 이다.

 

IPv6의 헤더는 40바이트로 고정되어 있으며, 추가 기능은 다음 헤더 필드를 이용해 확장 헤더로 캡슐화한다. IPv6의 기본 헤더 종류는 다음과 같다.

- 버전(4비트) : IP 버전을 나타내며 값은 6

- 트래픽 클래스(8비트) : TOS 필드 명칭이 트래픽 클래스로 바뀌었다. QoS용 필드로 일반적으로 0이 들어간다.

- 플로 레이블(20비트) : 미사용 필드, 일반적으로 0

- 페이로드 길이(16비트) : IPv6의 Total Length(전체 길이) 필드의 명칭이 바뀌었다.

- 다음 헤더(8비트) : IPv6의 프로토콜 필드의 명칭이 바뀌었다.

- 홉 제한(8비트) : IPv4 라이프 타임 필드 명칭이 바뀌었다. 중계 가능한 라우터의 수

- 송(수)신지 IP 주소(128비트) : 송(수)신지의 IPv6주소를 지정

 

프리픽스

- IPv4에서 사용하던 서브넷과 유사한 개념

- 예를 하나 들어보면 2019:DB8::/32를 원래 주소로 변환하면

2019:0DB8:0000:0000:0000:0000:0000:0000~2019:0DB8:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF