▶IP version 6(IPv6) 등장배경
IPv4는 1981년부터 사용된 32비트 주소 체계로 실제 사용 가능한 주소는 약 2억 5천만개 정도인데에 세계전체 인구가 약 80억명임으로 주소할당이 부족한 상태이다. 또한 복잡한 헤더 구조, 보안 및 모바일 IP지원의 문제점 등으로 IPv6를 만들었고 IPv6는 이론적으로는 320간 개 실제 사용 가능한 주소는 아직 정확한 수치는 어렵지만 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456로 약 340경 개의 주소 할당이 가능하다.
▶IPv5
그러면 IPv5는 없는가?
아니다. IPv5는 존재했던 프로토콜이며 정식명칭은 'Internet Stream Protocol Version 2 (ST2)'로 주로 실시간 데이터 전송을 위해 개발 되었다. IPv5와 IPv4의 주요 차이점은 패킷의 첫 4비트 부분에서 IP 버전 번호가 다르다는 것이며 RSVP와 같은 유사한 기능을 제공하는 기술들의 등장으로 그 중요성이 감소하였다. 그래서 인터넷 프로토콜의 다음 버전으로 IPv6가 도입되었으며, 이는 IPv4의 주소 부족 문제를 해결하고 향상된 기능을 제공하는 것을 목표로 만들었다.
▶IPv6 특징
● 확장된 주소 공간
Pv6는 128비트 주소 체계를 사용하여 약 340간 개의 주소를 생성할 수 있고 이는 거의 무한에 가까운 수의 주소를 의미하며, 이론적으로는 지구상의 모든 장치에 유니크한 주소를 할당할 수 있을 만큼 충분하다.
●간소화된 헤더 구조
IPv6는 헤더 구조를 간소화하여 라우팅 성능을 향상시키고 데이터 패킷 처리속도를 높이고 라우팅 효율성을 개선하였다.
●IPv4와의 호환 옵션
IPv6는 IPv4와의 호환을 위해 여러 전환 기법을 제공하여 IPv6로의 전환을 용이하게 하며, IPv4와 IPv6가 동시에 존재하는 환경에서도 원활한 통신이 가능하게 한다.
IPv6는 전세계적으로 유일한 글로벌 주소를 사용하여 더 유연한 주소 배정이 가능하며, 효과적인 주소 집합 및 멀티호밍 지원 등 다양한 이점을 제공한다. IPv6의 도입은 인터넷 사용자의 급증과 IoT장치의 확산에 따라 필요성이 높아지고 있다.
IPv6 주소 공간의 광대함으로 예를 들어 지구의 무게와 비교할 때 지구 무게의 수십억 배에 해당하는 주소 공간을 제공한다는 것을 의미하는데 기존 IPv4의 주소 공간이 엠파이어 스테이트 빌딩 무게의 1/85에 해당하는 것과 대비된다고 보면 된다.
IPv6의 도입으로 네트워크 주소 부족 문제는 상당 기간 해결될 것으로 보인다고 한다.
▶ IPv6 주소공간의 확장과 구조적 개선
○ Global Reachability:
IPv6에서는 전 세계적으로 유일한 글로벌 주소를 사용합니다. 즉, 어디서나 동일한 주소를 사용하여 네트워크에 접근할 수 있다. 이것은 네트워크 장비 각각에게 고유의 IP 주소를 부여하는 것이 가능해졌기 때문이다. IPv4 환경에서는 주소 변환(NAT)을 통해 여러 장치가 공인 IP 주소를 공유해야 했지만, IPv6에서는 이러한 제약이 사라져서 End-to-End Reachability가 보장된다. 즉, 출발점에서 도착점까지 주소 변환 없이 직접 연결이 가능하다.
○ 계층화된 주소 구조:
IPv6 주소는 계층적으로 구성된다. 예를 들어, 특정 비트는 지역을 나타내고, 다른 비트는 ISP를, 또 다른 비트는 개별 네트워크를 식별하고 이것은 주소의 체계적 관리를 가능하게 하여 네트워크의 효율성을 높인다. 이 계층화된 주소 구조는 라우팅을 효과적으로 만들며, 같은 방향으로 가는 트래픽을 통합해 네트워크 트래픽을 줄이는 데 도움이 된다.
○ 주소 Aggregation:
IPv6는 여러 개의 네트워크 주소를 하나로 묶는 'Aggregation'이 가능하다. 이는 라우팅 테이블을 줄이고 라우팅 효율을 높이는 데 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 여러 개의 네트워크 경로를 하나의 주소로 묶어 외부에 효율적으로 알릴 수 있고 이것은 라우터의 메모리 절약과 빠른 라우팅 결정을 가능하게 한다.
▶IPv4와 IPv6의 주요 차이점
● 헤더의 간소
IPv4는 복잡한 헤더 구조를 가졌지만, IPv6에서는 헤더를 대폭 간소화하여 패킷 처리를 빠르고 효율적으로 만듬
● 네트워크 Mobility
IPv6는 이동성이 강화된 네트워크 기능을 제공하여, 사용자가 이동 중에도 연결이 유지
● 멀티 캐스트
IPv4의 브로드캐스트를 멀티캐스트로 대체하여 네트워크 효율성을 향상
● 주소 공간 확장
IPv6는 거의 무한에 가까운 IP 주소 할당을 가능하게 하는 확장된 주소 공간을 제공
●Stateless Auto Configuration
장치를 네트워크에 연결만 하면 자동으로 IP 주소를 할당받는 기능을 제공
●IPv4와의 호환성
IPv6는 IPv4와의 호환성을 위한 다양한 메커니즘을 제공하여 점진적인 전환을 지원
▶IPv6 주소 체계
IPv6 주소는 16진수를 사용하여 표현된다. 예를 들어, 2001:0DB8:010F:0001:0000:0000:0000:0D0C.
16진수의 각 부분은 네 자리로 구성되며, 콜론(:)으로 구분된다. 연속된 0들은 ::로 줄여서 표현할 수 있다 (단, 한 번만 사용 가능). IPv6 주소에서는 앞쪽에 오는 0들을 생략할 수도 있다.
● IPv6와 IPv4의 차이
IPv4는 10진수로 표현되며 주소 길이가 32비트인 반면, IPv6는 16진수로 표현되며 주소 길이가 128비트이다. IPv6는 주소 공간 확장, 자동 주소 구성, 보안, Mobility(이동성) 및 멀티캐스팅 등의 기능이 강화되었고 IPv6에서는 브로드캐스트가 제거되고 멀티캐스트와 애니캐스트가 도입되었다.
● IPv6와 IPv4의 상호작용
IPv6 네트워크는 IPv4 네트워크와 병행하여 사용될 수 있다. IPv6는 IPv4와의 공존 및 전환을 위한 다양한 메커니즘을 제공한다.
▶듀얼스택 방식
시스템이 IPv4, IPv6를 모두 인식할 수 있도록 하여 IPv6를 이해하지 못하는 애플리케이션에는 IPv4만으로 사용할 수 있도록 해주고 IPv6를 이해할 수 있는 애플리케이션에는 IPv6를 이용할 수 있도록 해주는 방식이다. 즉, 두 가지 주소 중 골라 쓰도록 하는 방식으로, 호스트에서 또는 라우터에서 구성해 줄 수 있다.
▶터널 기법 방식
한쪽 IPv6망에서 다른 한쪽에 있는 IPv6망과 통신을 하고자 할때 터널 기술을 사용하면, 중간에 있는 망이 IPv6를 지원하지 않더라도 통신이 가능하다는 장점이 있다. 하지만 중간에 문제가 발생하면 그 문제를 해결하기 어려워 적정한 아키텍처가 아직 마련되지 않았을때 사용하는 과도기적 기법이다.
▶IPv6 라우터 구성
● IPv6 활성화
라우터에서 IPv6 트래픽 포워딩을 활성화하려면, 구성 모드에서 ipv6 unicast-routing 명령을 사용한다.
● IPv6 주소 할당
라우터의 각 인터페이스에 IPv6 주소를 할당한다. 전체 IPv6 주소를 할당할 때는 ipv6 address [ipv6addr]/[prefix-length] 명령을 사용하고 eui-64 옵션을 사용하면, 인터페이스의 MAC 주소를 기반으로 IPv6 주소의 뒷부분을 자동 생성한다. 이 과정에서 MAC 주소 중간에 FF:FE가 삽입되고, 맨 앞의 8비트는 유일성을 표시하기 위해 변경된다.
라우터에서 ipv6 unicast-routing 명령으로 IPv6를 활성화한 후, 인터페이스 구성 모드에서 IPv6 주소를 할당 예를 들어, Router(config-if)# ipv6 address 2001:0200:0001:0001::/64 eui-64 명령을 통해 인터페이스에 IPv6 주소를 할당할 수 있다.
● IPv6 주소 사용 방식
IPv6 주소는 16진수 형태로 표현되며, 각 16진수 블록은 콜론(:)으로 구분된다. 연속된 0들은 ::로 축약할 수 있고 라우터에서 IPv6 주소를 할당할 때, 네트워크 주소만 지정하고 나머지 주소는 eui-64 방식으로 생성할 수 있다.
● IPv6 주소의 형식
IPv6 주소는 2001:0DB8:010F:0001:0000:0000:0000:0D0C와 같이 표현
이 주소는 앞쪽 0을 생략하여 2001:DB8:10F:1::D0C와 같이 간단하게 표현
참고! 개인공부를 위해 간략하게 책 내용을 남긴 글입니다.
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