IPv6

IPv6(아이피 브이식스)는 "Internet Protocol Version 6"의 약자이다. 숫자로 표시한 인터넷 주소인 아이피(IP)의 버전 6번이다. 기 존의 IPv4로 표시할 수 있는 인터넷 주소가 약 43억개에 불과하여, 사물인터넷(IoT) 등을 대비한 차세대 인터넷 주소 형식으로 개발되었다. IPv6는 총 8개의 숫자군으로 표시하고, 각 숫자군은 쌍점(:)을 사용하여 구분하는데, 이 때 각 숫자는 16진수로 표시하여 0000에서 ffff까지의 자연수 중 하나로 정한다. 예를 들어 IPv6 주소를 다음과 같이 표시할 수 있다.

2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7334

IPv6를 사용하여 표시할 수 있는 인터넷 주소는 최대 (16⁴)⁸개, 즉 2¹²⁸개로서 약 3.4*10³⁸(즉, 340간(澗))개에 해당하는데, 이는 1조의 1조의 1조배보다 340배나 더 큰 숫자로서, 거의 무한대로 생성할 수 있다는 뜻이다.

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향상

IP 주소 무한 제공

IPv4는 약 43억 개의 주소가 이용 가능한 반면, IPv6는 거의 무한대의 (43억×43억×43억×43억 개) 주소 할당이 가능하다. 따라서 모든 네트웍 연결이 필요한 모든 디바이스에 독립적인 IP 주소를 부여하여 차세대 PC, RFID, 텔레매틱스, USN 같은 새로운 서비스 제공에 필요한 주소 할당이 가능하다. 이 밖에도 멀티캐스트에 범위 개념을 도입해 멀티캐스트의 사용 및 관리를 단순화 시켰으며, 인터넷과 인트라넷을 위한 통합된 어드레싱 방식을 제공한다.

구분	IPv6	IPv4
주소 길이	128 비트	32 비트
주소 개수	2128개(43억×43억×43억×43억)	232개(약 43억개)
패킷 헤더	고정 사이즈	변동 사이즈
주소 할당 방법	CIDR 기반 계층적 할당(클라스)	A, B, C, D (멀티캐스트)클라스 CIDR
사용 현황	실험/연구용으로 사용 새로운 장비에 도입, 적용 및 개발	전세계 보편적 사용
헤더 필드수	8	12
플러그 앤드 플레이 기능	자동 구성으로 지원	없음
이동성	가능	상당히 곤란

보안 기능 강화

IPv6는 전자상거래의 가능성을 확대하는 동시에 전자상거래 트랜잭션에 대한 신뢰도를 강화하는 보안표준을 응용에 도입한다. IPv4 설계시 보안은 고려되지 않았으며 이후 IPsec 등의 표준이 추가되었다. IPv6는 IPsec을 기본적으로 사용하며, 인터넷에서 전자상거래 등에 필수적인 인증, 보안 암호화, 데이터 무결성 보호 기능을 제공한다. IPv6 표준 기반의 인증 확장 헤더는 패킷이 발신지 주소에서 정당하게 전송된다는 것을 보장한다. 또 종단간 암호화 기능은 패킷의 조작 가능성을 배제한다.

IP 주소의 자동 설정 기능

IPv6의 노드는 주소 자동설정기능을 사용하여 로컬 IPv6 주소를 자체적으로 생성한다. 이 경우 LAN 상의 MAC(Medium Access Control) 주소를 네트워크 라우터가 제공한 프리픽스와 결합하여 고유의 IP 주소를 생성한다. 서버가 주소를 승인하거나 배포할 필요가 없기 때문에 서버를 수동으로 설정할 필요가 없으며 이를 위한 숙련된 인력이 더 이상 필요 없기 때문에 기업의 네트워크 관리 및 유지 비용이 감소된다.

IPv4, IPv6 헤더 비교

IPv4의 헤더	IPv6의 헤더
header : Option을 포함한 헤더 크기 지정 TOS(Type Of Service) : 4가지 서비스 형태 지정 total length : 헤더 + Payload 크기 tIdentification : 각 IP 데이타그램의 일련 번호 tflag : 분할된 데이타그램이 더 있음을 알림 tfragment offset : 패킷 분할된 경우 분할 패킷의 번호 TTL(Time To Live) : 최대 거쳐 갈 수 있는 Router수 Protocol : IP 계층 상위의 프로토콜 종류를 지정 checksum : 헤더의 오류 검사 또는 보안을 위한 bit sequence	Traffic Class : QoS를 위한 class 설정 Flow Label : Flow를 위한 index 지정 Payload Length : 기본 헤더를 제외한 나머지 Next Header : 맨 처음 확장 헤더를 지정 Hop Limit : TTL과 같은 기능

IPv6 주소 종류

• 유니캐스트 주소 : 유니 캐스트 주소 종류의 범위 내에서 단일 인터페이스를 식별한다. 유니 캐스트 주소로 지정된 패킷은 적절한 유니 캐스트 라우팅 토폴로지를 통해 단일 인터페이스로 배달된다. 로드 균형 시스템(Load Balancing System)을 수용할 수 있도록 여러 인터페이스가 호스트에서 IPv6에 대한 단일 인터페이스로 나타나기만 한다면 이들 인터페이스가 동일한 주소를 사용하는 것을 허용한다. 유니캐스트 전송 방식은 하나의 송신자가 다른 하나의 수신자로 데이터를 전송하는 방식으로 일반적인 인터넷 응용프로그램이 모두 유니캐스트 방식을 사용한다.

• 멀티캐스트 주소 : 여러 인터페이스를 식별한다. 멀티캐스트 주소로 지정된 패킷은 적절한 멀티캐스트 라우팅 토폴로지를 통해 주소로 식별되는 모든 인터페이스에 배달된다. 브로드캐스트 전송방식은 하나의 송신자가 같은 서브네트웍 상의 모든 수신자에게 데이터를 전송하는 방식인 반면 멀티캐스트 전송방식은 하나 이상의 송신자들이 특정한 하나 이상의 수신자들에게 데이터를 전송하는 방식으로 실시간 음성, 화상 회의, VoIPv6 인터넷 전화, 실시간 멀티미디어 서비스, 멀티유저 게임, 메신저, P2P 형 서비스 애플리케이션 등에 사용될 것이다.

• 애니캐스트 주소 : 애니 캐스트 주소로 지정된 패킷은 적절한 멀티캐스트 라우팅 토폴로지를 통해 주소로 식별되는 가장 가까운 인터페이스인 단일 인터페이스로 배달된다. "가장 가까운" 인터페이스란 라우팅 거리가 가깝다는 것을 의미한다. 멀티캐스트 주소는 여러 인터페이스로 배달되는 일대다 통신에 사용되며, 애니 캐스트 주소는 단일 인터페이스로 배달되는 일대일 통신에 사용된다. 모든 경우에 IPv6 주소는 노드가 아닌 인터페이스를 식별한다. 노드는 해당 인터페이스 중 하나에 할당된 유니 캐스트 주소로 식별된다.

이동성 지원

이동전화서비스, 와이브로(WiBro), RFID, 텔레매틱스 등 IPv6를 탑재한 단말기들의 이동성을 지원하기 위해 IPv6의 모바일 IP 기술을 제공한다. 이것은 단말이 이동하는 경우에도 그 연결을 유지한 채 데이터를 송수신할 수 있게 하는 방안인데, 주소 지정 방법, 이동성 관리 기법 그리고 데이터 라우팅 기법으로 구분된다. 이동을 하면서 새로운 네트웍에 들어가는 경우 패킷 라우팅을 Seamless하게 제공하기 위해 두 개의 IP주소를 이용하게 된다. 세션 유지 목적의 PA(Permanent Address)와 속해있는 네트워크 도메인에 따라 변하는 CoA(Care-of-Address)가 그것이다. 여기서 CoA는 새로운 네트워크 도메인에 갈 때 마다 HA(Home Agent)에 항상 등록하게 되는데, 이를 통해서 단말의 위치가 항상 HA에서 유지되는 것이다.

모바일 IPv6

IPv6의 경로최적화(Route Optimization) 기능에 의한 경로최적화

• 이동 노드 등록 후 초기에는 트라이앵귤러 라우팅(Triangular Routing) 구조 유지
• 이후 이동 노드에서 리모트엔드(Remote End)로 바인딩 업데이트(Binding Update)를 통해 터널링(Tunneling) 구조를 배제
• 리모트엔드(Remote End)와 이동 노드간 직접 경로를 설정하여 경로상에 홈 에이전트가 불필요해 짐
• 라우팅(Triangular Routing) 구조를 개선

확장 NEMO

모바일 IP는 단말의 이동성을 실현시키는 기술이며, NEMO는 네트워크의 이동성을 실현시키는 기술이다. NEMO(Network Mobility)분과에서 모바일 IPv6의 확장사양인 NEMO에 관해서 논의가 진행 중이다. 자동차, 비행기, 선박과 같은 이동수단의 내부망에 있는 PDA, 컴퓨터 등의 기기들에 대한 인터넷 서비스를 제공하기 위해서 NEMO 기술이 고려되고 있다. NEMO를 실현하기 위해 모바일 라우터가 망에 이동성을 제공하기 때문에, MR에 접속되어 있는 이동망 내의 각각의 기기는 이동을 인식하지 않고 네트워크 사용이 가능하다.

장점

• 확장된 헤더에 선택사항들을 기술할 수 있으며, 이것은 수신지에서만 검색되므로 네트웍 속도가 전반적으로 빨라진다. 전체 헤더 길이는 두배로 늘었지만, 헤더 필드의 수를 12개에서 8개로 단순화시킴으로써 헤더 처리 속도를 개선하는 효과를 가져왔다.
• IPv4 헤더의 옵션 필드에서 사용되던 헤더들을 확장헤더 형식으로 변경함으로써 전송 경로상의 포워딩 효율이 높아졌고, 향후 확장헤더들을 이용한 새로운 응용서비스의 적용을 위한 융통성을 제공할 수 있도록 하였다.
• IPv6에서는 자동적으로 주소 설정이 가능한 자동 네트워킹 기능을 포함하고 있으므로, 단말기의 이동에 따라 주소를 재 설정하는 절차에 따른 사용자의 불편을 해소하였다.
• IP주소를 32비트에서 128비트로 확장함에 따라 주소공간이 크게 증가하고 체계적으로 주소를 할당할 수 있도록 주소 체계를 개선하였다. 또한 멀티 캐스트 주소 체계를 강화하고 멀티캐스트 라우팅의 확장성이 향상되었다.
• 애니캐스트 주소의 도입으로 하나의 메시지를 가까이 있는 여러 개의 게이트웨이 호스트들에게 보낼 수 있는 가능성과, 그들 중 누구라도 다른 사람에게 전달되는 패킷을 관리할 수 있는 방법을 함께 제공한다. 애니캐스트 메시지들은 회선을 따라 이동하면서 라우팅 테이블을 수정하는데 사용될 수 있습니다.
• flow label 필드를 추가하여 QoS 개념을 도입하여 서비스 품질을 보장할 수 있는 기반을 제공하였다. 이로써 특정한 흐름(Stream)에 속해 있는 패킷들을 인식하여, 실시간으로 전달될 필요가 있는 멀티미디어 애플리케이션용 패킷들이 다른 애플리케이션의 패킷들에 비하여 높은 품질의 서비스를 제공받을 수 있도록 할 수 있다.
• IPv6에서는 인증, 보안 관련 기능을 지원하기 위하여 보안 관련 확장 헤더를 규정하고 보안 기능을 반드시 구현하여야 할 기본 기능으로 채택함으로써, 보안 서비스 제공을 위한 효율을 향상시켰다. 패킷의 출처 인증, 데이터 무결성의 보장 및 비밀의 보장 등을 위한 메커니즘을 지정할 수 있다.

참고자료

• 〈IPv6 주소 지정 개요〉, 《오라클》
• 〈IPv6망에 안전한 네트워크 관리기술 적용 연구 ( A study on the adaptations of a secure network management technology )〉, 《배재대학교》, 2004-10-30
• 김희원, 남궁석, 박지선, 〈훤히 보이는 2010년의 정보통신 - IPv6 무엇이 달라지는가?〉, 《한국전자통신연구원》, 2006-12-15
• 강유화, 김태일, 정해원, 〈인터넷 시스템에서 서비스 플로우를 보장하는 애니캐스트라우팅 방법 및 장치〉, 《구글페이턴트》, 2008-03-10
• 〈IPv6 멀티네트워킹〉, 《ICT Standardization Roadmap》, 2010
• Hilagoon, 〈네트워크 ipv6 유티캐스트〉, 《네이버 블로그》, 2016-05-10
• 〈차세대인터넷 전환을 위한 IPv4/IPv6망 연동 기술 - The Technologies of IPv4/IPv6 Network for the Next Generation Internet Transition〉, 《한국과학기술정보연구원》, 2017-10

같이 보기

• 아이피
• IPv4
• 도메인

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