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IPv4

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Asadal (토론 | 기여)님의 2021년 2월 10일 (수) 11:47 판
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IPv4(아이피브이포)는 "Internet Protocol Version 4"의 약자이다. 숫자로 표시한 인터넷 주소인 아이피(IP)의 버전 4번이다. IPv4는 총 4개의 숫자군으로 표시하고, 각 숫자군은 마침표(.)를 사용하며 구분하는데, 이 때 각 숫자는 0에서 255까지의 자연수 중 하나로 정한다. 예를 들어, 121.254.243.201과 같이 표시할 수 있다. IPv4를 사용하여 표시할 수 있는 인터넷 주소는 최대 2564개, 즉 4,294,967,296개(약 43억개)이다. IPv4의 한계를 극복하고자 대안으로서 IPv6가 나왔다.

개요

IP주소란 인터넷 상에서 통신하기 위해 각각의 컴퓨터 및 통신 장비에 부여하는 고유한 주소를 의미한다.[1] 32비트 체계로, 8비트씩 4개의 옥텟(Octet)으로 구성된다.[2] IPv4는 32비트 길이의 식별자로 0.0.0.0부터 255.255.255.255까지의 숫자의 조합으로 이루어지며, 총 네 구간으로 나누어져 있다. 최대 12자리의 번호로 이루어져 있고, 최대 약 43억 개의 서로 다른 주소를 부여할 수 있다. 전화번호와 같이 국내에서 표준으로 정하고 정책을 수립하여 이용자에게 무한히 할당할 수 있는 자원이 아니라 전 세계적으로 관리되는 유한한 자원이다. 일부는 특수한 목적으로 예약되었으며, 주소 규정에 의하여 사용이 제한적이기 때문에 IP주소 할당 정책에 따라 부여하여 사용한다.[3] 인터넷 사용자 수가 급증하면서 IPv4 주소가 고갈될 문제에 처해있었다. 이 문제를 해결하기 위해 등장한 주소가 IPv6이다.[1] IP는 용도별로 주소 대역이 정해져 있다. 0.0.0.0/8은 자체 네트워크의 용도로 사용되고, 10.0.0.0/8과 172.16.0.0/2, 192.168.0.0/16은 사설 네트워크로 사용된다. 127.0.0.0/8은 루프백(Loopback) 즉, 자기 자신으로 사용된다. 169.254.0.0/26은 링크 로컬(Link Local)로 사용되고, 192.0.2.0/24는 예제 등 문서에서 사용되며, 192.88.99.0/24는 6 to 4 릴레이 애니캐스트에 사용된다. 또한, 198.18.0.0/15는 네트워크 장비 벤치마킹 테스트에, 224.0.0.0/4는 멀티캐스트, 240.0.0.0/4는 미래 사용 용도로 예약 용도로 사용된다.[4]

구성

해당 컴퓨터가 소속된 네트워크에 배정된 이름인 네트워크 아이디(Network ID)와 해당 컴퓨터 한 대에 배정된 이름인 호스트 아이디(Host ID)로 구분한다. IPv4 주소는 네트워크의 크기나 호스트의 수에 따라 5개의 등급인 A, B, C, D, E 클래스로 나누어진다. 각 등급의 의미는 해당 등급의 형식을 가진 IP 주소가 표현할 수 있는 네트워크와 호스트의 수이다. A, B, C 클래스는 일반 사용자에게 부여하는 네트워크 구성용이고, D 클래스는 멀티캐스트용, E 클래스는 향후 사용을 위해 예약된 주소이다.[2][3] A 클래스는 4바이트 중 첫 바이트를 네트워크 주소로 사용하고, 나머지 3바이트를 호스트 주소로 사용한다. B 클래스는 앞의 2바이트를 네트워크 주소로 사용하고, 나머지 2바이트를 호스트 주소로 사용한다. C 클래스는 앞의 3바이트를 네트워크 주소로 사용하고, 나머지 1바이트를 호스트 주소로 사용한다.[5]

사이더

인터넷의 크기가 커지면서 클래스 단위의 IP주소 할당은 라우팅 테이블을 복잡하게 하고, 인터넷 주소 공간을 낭비하는 문제점을 야기한다. 이에 따라 클래스의 제한을 두지 않고, 필요한 호스트의 수에 따라 적당한 크기의 IP 주소를 할당하는 사이더(Classless Inter-Domain Routing, CIDR) 방식이 사용된다. 사이더(CIDR)는 기존의 클래스 기반 할당 방법 대신에 다양한 길이의 전치부를 이용한 할당 방법을 사용한다. 클래스 기반 주소 방식에서는 8, 16, 24로 한정된 전치부를 갖지만, 사이더(CIDR)에서는 다양한 전치부의 길이를 지원한다. 작게는 323개의 호스트를 갖는 네트워크부터 50,000여 개의 호스트를 갖는 다양한 네트워크를 할당할 수 있다.[3] 사이더(CIDR)는 IP주소 클래스 범위에서 서브넷을 나누지 않고 사용하는 경우, 디폴트 서브넷 마스크가 적용된다. 클래스 A는 네트워크 주소 부분이 0~126이므로, 디폴트 서브넷 마스크는 /8이다. 이는 앞에 8비트가 모두 1로 구성되는 서브넷 마스크를 가진다는 것이다. 클래스 B는 네트워크 주소 부분이 128~191이므로, 디폴트 서브넷 마스크는 /16이다. 이는 앞에 16비트가 모두 1로 구성된 서브넷 마스크를 가진다는 것이다. 클래스 C는 네트워크 주소 부분이 192~223이므로, 디폴트 서브넷 마스크는 /24이고, 앞에 24비트가 모두 1로 구성되는 서브넷 마스크를 가진다는 의미이다.[5]

변환

IPv4를 IPv6로 전환하는 기술은 새로운 IPv6 망을 확대해 나가면서 기존 IPv4 망과의 서비스를 상당 기간 유지하고 공존하려는 점진적인 해결책이다.

  • 이중 스택(Dual Stack): 모든 인터넷이 IPv6를 사용하기 전까지 시스템은 IPv4와 IPv6를 동시에 지원하고 처리가 가능하다. 단, IPv4 주소가 필요하게 되어, IPv4 주소의 부족 문제에 도움이 되지 않는다. 그리고 동작 우선순위를 결정한다. 동작 우선순위는 상대 목적지 주소가 IPv4 형식인지 IPv6 형식인지에 따라 달라지고, 상대측이 IPv4, IPv6 두 주소를 모두 가질 경우, 현재 송신 측 운영체제가 갖는 우선순위에 따라 IPv4, IPv6가 결정된다.
  • 터널링(Tunneling): IPv6를 사용하는 두 호스트가 통신할 때 패킷이 IPv4를 사용하는 지역을 지나는 경우에 사용 가능한 방법이다. 터널링은 IPv4 지역에 들어서면 IPv6 패킷은 IPv4 패킷으로 캡슐화되고, 이 지역을 벗어날 때 역 캡슐화 한다. 호스트와 라우터 간의 터널은 자동으로 설정되고,[라우터 간의 터널은 수동으로 설정한다.
  • 헤더 변환(Header Translation): 인터넷의 대부분이 IPv6로 변경되고, 일부분만 IPv4를 사용할 때 필요한 방법으로, IPv6 시스템이 IPv4 수신자가 이해할 수 있는, 또는 그 반대로 헤더를 변환하는 기술이다. 헤더 변환을 통해 헤더의 형태를 완전히 변경한다. [6][7]

비교

IPv6는 IPv4의 주소 공간을 4배 확장한 128비트의 인터넷 주소 체계를 갖는다. IPv4에서 자주 사용하지 않는 헤더 필드를 제거하여 헤더 포맷을 단순화시키고 데이터를 특성에 맞게 분류 및 처리하여 향상된 서비스를 지원하며, 보안과 개인보호 기능을 지원한다. 또한, IPv6는 주소 개수가 거의 무한대이고, 규모 및 단말기 수에 따른 순차적 할당을 한다. IPv4보다 등급별, 서비스별로 패킷을 구분할 수 있어 품질보장이 용이하고, 모바일 IP와 웹 캐스팅이 용이하다. 8비트씩 4부분으로 10진수로 표시하는 IPv4와 달리, IPv6는 16비트씩 8부분으로 16진수로 표시한다.[8] IPv6는 보안을 염두에 두고 구축되었고, 기밀성, 인증 및 데이터 무결성을 제공한다. IPv4 구성 요소인 인터넷 제어 메시지 프로토콜(ICMP)은 멜 웨어를 전달할 가능성이 있어, 회사 방화벽에서 종종 이를 차단한다. 반면, IPv6 ICMP 패킷은 IPSec을 사용하여 훨씬 더 안전하고 손쉽게 이를 막을 수 있다. IPv4 주소와 달리, IPv6 주소는 전 세계 어느 곳에서도 선호되지 않지만, 모든 사람이 사용할 수 있다. IPv4 헤더는 길이가 가변적이지만, IPv6에는 일관된 헤더가 있다. 즉, 이러한 주소로 라우팅하기 위한 코드가 더 간단해지고, 하드웨어 처리도 덜 필요하다는 것이다. 이는 결과적으로 IPv6는 더 나은 서비스 품질과 사용자 경험을 갖게 되는 것을 뜻한다. 기술자들은 IP 주소 부족을 해결하기 위해 네트워크 주소 변환(NAT) 방법을 만들었지만, IPv6은 모든 장치에 대해 충분한 IP 주소를 생성하기 때문에 네트워크 주소 변화(NAT)가 더 이상 필요하지 않다. IPv6의 가장 좋은 기능 중 하나는 상태 비 상태 유지 자동 저장 구성인데, 이를 통해 장치는 서버가 없어도 자체 IP 주소를 할당할 수 있다. 대신 사용자가 소유한 모든 휴대폰, 태블릿 또는 노트북에 고유한 장치의 맥(MAC) 주소를 사용하여 IP 주소가 생성된다. 이렇게 하면 동일한 네트워크에 연결된 장치가 서로를 더 쉽게 검색할 수 있다.[9]

용어

  • 게이트웨이(Gateway): 컴퓨터 네트워크에서 서로 다른 통신망, 다른 네트워크로 들어가는 입구 역할을 하는 네트워크 관문이다. 넓은 의미로는 종류가 다른 네트워크 간의 통로 역할을 하는 장치이다.[4] 서로 다른 네트워크의 프로토콜이 다를 경우, 중재 역할을 해준다. OSI 7계층에서 하위계층인 1~3계층은 주로 라우터가 이러한 역할을 하고, 상위계층인 4~7계층에서는 상이한 프로토콜 간의 특수한 변환을 담당하는 복잡한 소프트웨어를 수행하는 서버를 의미한다.[10]
  • 브로드캐스트(Broadcast): 같은 서브넷 구간에서 모든 스테이션으로 메시지를 보내는 데 사용하도록 예약된 주소로, 단일 노드로부터 해당 네트워크의 모든 노드에 패킷이나 프레임 등을 전한다. 일대 다 전송으로, 불특정 다수에게 보낸다.[4][11] 또한, 브로드캐스트는 네트워크상의 전체 노드로 전송되기 때문에 전체 트래픽이 증가한다. 이 패킷을 받은 중앙처리장치(CPU)는 이 패킷을 처리하게 되고, PC의 성능도 떨어진다. 즉, 과도한 브로드캐스트는 전체 네트워크 성능뿐만 아니라 PC의 성능도 떨어지게 한다.[12]
  • 서브넷마스크(Subnetmask): IP 주소의 비트를 표시하기 위해 사용하는 32비트 주소 마스크로, 서브넷으로 나누는 가장 큰 이유는 브로드캐스트 영역을 나누는 것과 IP 주소 자원을 아끼기 위해서이다.[4] 서브 네트워크를 만들기 위해 논리곱(AND) 비트 연산에 의해 씌우는 마스크로, TCP/IP 프로토콜에서 IP 주소 체계로 네트워크를 분할하는 논리적인 수단이다.[13]

각주

  1. ↑ 1.0 1.1 hostinggodo, 〈IP주소란? (IPv4와 IPv6)〉, 《네이버 블로그》, 2016-01-06
  2. ↑ 2.0 2.1 와이준 Nye, 〈IPv4와 IPv6의 차이점〉, 《티스토리》, 2019-05-17
  3. ↑ 3.0 3.1 3.2 〈IPv4주소란?〉, 《한국인터넷정보센터》
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 판톰 판톰, 〈IPv4란?〉, 《티스토리》, 2012-06-19
  5. ↑ 5.0 5.1 까망눈공대생, 〈IPv4 주소체계〉, 《티스토리》
  6. ↑ 장구리, 〈IPv4와 IPv6 비교, 특징_간단하고 깔끔한 정리글 :D〉, 《네이버 블로그》, 2019-06-27
  7. ↑ 〈IPv4/IPv6 Transition Technology IPv4/IPv6 전환 기술, IPv4/IPv6 변환 기술〉, 《정보통신기술용어해설》
  8. ↑ 와이준 Nye, 〈네트워크 보안 - IPv4 IPv6 개념, 특징, 차이점〉, 《티스토리》, 2019-08-30
  9. ↑ 〈IPv4와 IPv6의 차이점은 무엇입니까?〉, 《NordVPN》, 2020-09-21
  10. ↑ melonicedlatte, 〈게이트웨이(Gateway)란? 개념 정리〉, 《Easy is Perfect》, 2020-04-28
  11. ↑ 〈Broadcast, Broadcasting 방송, 브로드캐스트, 브로드캐스팅, 브로트케스트〉, 《정보통신기술용어해설》
  12. ↑ @낭람_, 〈(네트워크) 브로드캐스트(Broadcast)〉, 《티스토리》, 2018-11-14
  13. ↑ 〈Subnet Mask, Netmask, Subnetting, Subnet〉, 《정보통신기술용어해설》

참고자료

같이 보기


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