IPv4와 IPv6

1. 개요

2. IPv4

  1) 특징

  2) Header의 구조

3. IPv6

  1) 특징

  2) Header의 구조

  3) IPv6의 주소 체계

  4) IPv6의 주소 종류

4. IPv4와 IPv6의 비교

5. Conclusion

 

 

 

 

1. 개요

  - IP는 네트워크 계층의 핵심적인 프로토콜로서 상위계층의 TCP와 UDP는 모두 IP에서 제공하는 서비스를 사용함

  - IP의 주된 기능은 패킷을 전송할 경로를 제공하는 것으로 데이터그램 방식을 사용함

  - IPv6는 version 6를 의미하며 IPv4가 업그레이드 된 것임

  - IPv6는 기하급수적으로 늘어나는 Internet Address를 수용할 수 있고, Multimedia data 처리가 가능하며 보안성까지 갖추고 있어 IPv4를 대체할 수 있을 것이라 기대됨

2. IPv4

 1) 특징

   - 주소체계는 8bit씩 4개 필드로 구성되어 32bit의 숫자로 표현함

   -  IP address=Network ID + Host ID

                 Network ID: 인터넷에서 모든 host를 개별적으로 관리하기 힘들기 때문에 Network ID를 이용하여 하나의 네트워크 범위를 

                                지정, 관리

                 Host ID: 하나의 Network안에서 개별적인 호스트를 구분할 때 사용

   - Class 기반 주소체계(A~E)

   - IP datagram은 가변길이의 패킷으로 헤더와 데이터 부분으로 구성됨

 

 2) Header의 구조

   - Header는 기본적으로 20바이트를 차지하고 최대 60바이트까지 확장 가능

 

   - version : IP version (IPv4, IPv6)

   - Header length : 헤더의 크기

   - Type of service : QoS 구현시 IP 데이터 우선 순위를 결정할 수 있다.

   - Total packet length : IP 헤더와 데이터의 바이트 수

   - Fragmentation Identifier : 식별자. 분할된 IP 데이터그램을 재조립할 때 사용

   - Flag(3bit) : 패킷 분활과 관련된 정보

   - Flagmentation offset(3bit) : 분할된 데이터 순서

   - Time to live(8bit) : 통과할 수 있는 라우터의 수

   - Protocol identifier(8bit) : 상위 프로토콜, ICMP:1, IGMP:2, TCP:6, UDP:17

   - Header checksum(16bit) : IP 헤더가 손상되었는지 판단하는 값

   - Source IP address(16bit)

   - Destination IP address(16bit)

                         

3. IPv6

 1) 특징

   - IPv4 문제점인 Address 부족, 보안성 취약, QoS/Multimedia 제공을 위한 성능 부족등의 문제점 해결 모색

   - IPv6는 IPv4의 문제점을 해결하기 위한 Internet Protocol

   - IPv6의 주소 길이는 128bit, 가용 주소공간 무한

   - Header 형식의 단순화, 데이터 처리 속도 향상

   - 고품질의 QoS 제공(Header에 Traffic class와 Flow label 두 개의 필드를 사용, 서비스에 따라 네트워크 대역폭이나 처리율을 조절해 효율적으로 네트워크 자원을 사용하겠다는 것)

   - 보안 기능 강화(보안헤더 추가)

   - 비디오데이터를 전송할 수 있는 광대역폭을 확보하고 각가 다른 대역폭에서도 무리 없는 동영상 처리가 가능토록 지원함

 

 2) Header의 구조

   - Version(4bits): IP version, IPv4이면4 IPv6이면 6

   - Traffic Class(8bits): IPv4의 TOS(Type of Service)와 유사, 패킷의 우선순위를 결정하는 field, 고품질의 QoS지원 가능

   - Flow Label(20bits): Flow 및 Flow process 정보

   - Payload length(16bits): 40byte header 다음에 오는 데이터 길이 표시

   - Next header(8bits): IPv4의 protocol filed와 유사, 기본 header 다음에 위치하는 확장 header의 종류를 표시(마지막 extension header 내의 next header가 상위 계층의 header에 대한 정보 표시)

      예> 0 hop by hop options header

          2 Internet Control Message Protocol

          17 Transmission Control Protocol

          44 Fragment Header

   - Hop limit(8bits): IPv4의 Time to live와 같음, 네트워크 상에서 무한정 떠도는 것을 방 지

   - Source address: 송신측의 IPv6 주소

   - Destination address: 수신측의 IPv6 주소

   - Extension Header

     가. IPv6 header와 Transport header 사이에 위치

     나. End station에서만 사용되며 Router와 같은 장비들은 extension header를 고려할 필요가 없기 때뭉에 IPv6 데이터를 처리할 때 좋은 성능을 가진다. 

   3) IPv6의 주소 체계

      - 128bit=Network ID(64bits)+ Host ID(64bits)=16bit*8

  

    4) IPv6의 주소 종류

      - IPv6는 Unicast, Anycast, Multicast 패킷 전송 지원(Broadcast는 Multicast로 대체)

      가. Unicast

         - 단일 인터페이스를 지정하고, 유니캐스트로 보내진 패킷은 해당 패킷으로만 전달

      나. Multicast

      

         - 인터페이스의 집합을 지정하며, 이 주소로 보내진 패킷은 해당되는 모든 인터페이스에 전달

       다. Anycast

       

         - 복수의 인터페이스에 배정되며, 서로 다른 링크에 속한 인터페이스에 집합을 지정

         - 멀티캐스트 라우팅방식으로 해당 인터페이스 중 가장 가까운 인터페이스(라우터)로만 전달

         - 호스트에서 DNS 질의가 있을 때 가장 가까운 DNS를 문의함으로써 처리

4. IPv4와 IPv6의 비교

  - IP 주소의 길이가 32 bit에서 128bit로 증가, 주소 부족 문제를 해결

  - IPv4는 보안기능을 첨가하는 IPsec이라는 패치 형태의 Protocol을 별도로 설치해야 하나 IPv6는 IPsec을 Protocol내에 탑재해 보안 기능을 수행함

  - 주소 유형은 IPv4는 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트가 있으며 IPv6는 브로드캐스트 대신에 anycast로 도입하였으며, 구성방법도 자동으로 실현됨

  - 40byte로 제한되어 있는 IPv4 헤더옵션과 달리 IPv6 확장헤더 크기는 IPv6 페이로드 크기만큼 확장할 수 있어 다양한 기능이 구현 가능함

  - IPv6는 Flow label 필드를 통하여 응용서비스에 따라 차별화된 QoS가 제공됨

 

구분	IPv4	IPv6
주소 길이	32bit	128bit
주소 개수	약 43억개	거의 무한대
품질 제어	품질 보장 곤란(QoS 일부 지원)	등급별, 서비스별로 패킷을 구분할 수 있어 품질 보장이 용이
보안	IPsec Protocol 별도 설치	확장 기능에서 기본으로 제공
Auto configuration	곤란	있음
이동성 지원	곤란(비효율적)	용이(효율적)
Header checksum	있음	없음
Fragmentation information	모든 데이터그램에	Flow label이 선택적으로
주소 유형	유니캐스트 멀티캐스트 브로드캐스트	유니캐스트 멀티캐스트 애니캐스트

 

 

       

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Conclusion

 - IPv6의 등장 배경은 IPv4의 문제점인 주소 부족, 보안성 취약, 이동성, 대역폭 부족, 고품질의 QoS 부족 등을 해결하기 위해 등장함

 - 향후 모바일 인터넷과 정보 가전에 대한 수요 증가와 함께 기존 IPv4 체계의 주소가 곧 고갈될 것으로 전망되어 IPv6주소 확보에 열을 올리고 있음

 - 향후 IPv4에서 IPv6로 전환 방법이 이슈일 것임, 전환 1단계는 Dual stack 시스템 사용, 2단계는 터널링 단계, 3단계는 네트워크에서 IPv4를 제거하는 단계임

 - IPv4에서 IPv6로의 이전은 현재 사용 중인 IPv4가 광범위가 퍼져있기 때문에 한꺼번에 교체하기는 힘들고IPv6로 교체가 완료될 때까지 IPv4와 IPv6가 함께 공존하면서 통신하는 방안을 강구해야할 것임