IPv6 프로토콜

현재 인터넷의 폭발적인 확산으로 인해 32bit로 구성된 IPv4 주소 고갈 위기로 128bit 주소 체계인 IPv6로 전환이 요구되고 있다.

💡IPv6의 주요 변경 사항

• 주소 공간 확장
  • 공간이 IPv4 32bit에서 IPv6 128bit로 확장주소 공간 확장
• 헤더 구조 단순화
  • 오류제어등의 오버헤드를 줄여 프로토콜의 전송 효율을 향상
  • 불필요한 필드가 제외되거나 확장 헤더 형식으로 변경
• 흐름 제어 기능 지원
  • 일정 범위 내에서 예측 가능한 데이터 흐름을 지원
  • 실시간 멀티미디어 응용  환경을 수용

IPv6헤더 구조

: 9개의 기본 필드를 지원, 총 40바이트 중에서 32바이트는

주소 공간으로 할당되며, 8바이트만 프로토콜 기능을 수행

IPv6에는 확장 헤더를 하나 이상 둘 수 있다.

• Version Number 필드 : IP프로토콜의 버전 번호
• DS/ECN 필드 : 차등 서비스가 도입되면서 6비트의 DS필드와 2비트의 ECN필드가 정의됨
• Flow Label 필드 : 음성이나 영상 데이터처럼 실시간 서비스가 필요한 응용 환경에서 사용
• Payload Length 필드 : 헤더를 제외한 패킷의 크기
• Next Header : 기본 헤더 다음에 이어지는 헤더의 유형을 수신 호스트에 알려줌
• Hop Limit : IPv4의 Time To Live 필드와 동일한 역할을 수행
• Source/Destination Address : 송수신 호스트의 IP주소를 나타냄

IPv6주소

IPv6의 주소 공간은 128비트로 크게 확장되었기 때문에 주소 공간을 사용하는 방법이 IPv4와 다르다.

주소 표현

IPv4에서는 8비트 단위의 숫자 4개를 점(.)으로 구분하여 211.223.201.30과 같이 표현한다.

그러나 IPv6에서 지원하는 128비트의 숫자는 아주 커 16비트의 숫자 8개를 콜론(:)으로 구분한다.

축약 표현

: X는 16비트, d는 8비트

X : 16 x 6 = 96, d : 8 x 4 = 32, 따라서 전체 크기는 IPv6의 주소 크기와 동일한 128(96+32)비트이다.

주소 공간

 

이동 IP프로토콜

스마트폰이 보급됨에 따라 인터넷은 무선 환경의 이동 서비스를 보편적으로 제공하고 있다.

인더텟에서 IP프로토콜은 IP주소를 근거로 라우팅 하므로, 이동 호스트가 자신의 고유 주소를 유지하면서 인터넷 서비스를 받으려면 계속 이동하는 송수신 호스트 간의 데이터 라우팅 처리가 가장 중요하다.

터널링 원리

터널링 원리를 이해하기 위해 다음 그림과 같이 출발지와 목적지 사이에 바다가 놓여 있는 경우를 예로 들어보자.

육지와 바다는 이동 수단이 다르므로 중간에서 전송 프로토콜로 표현된 운송 수단을 변경해야 한다.

운송 수단인 버스와 배는 네트워크 계층을 지원하는 IP프로토콜이라고 볼 수 있고, 홍길동은 IP프로토콜의 전송 데이터가 된다.

(버스->배->버스)로 IP프로토콜을 교체하는 방식

※ IP프로토콜을 교체하는 작업은 사용자에게 불편함이 초래된다.

터널링 방식을 사용하여 홍길동이 출발지에서 목적지까지 버스만 이용하므로, 네트워크 계층 최종 사용자인 홍길동은 IP프로토콜의 교체 과정에 개입하지 않는다는 장점이 있다.

바다를 이동할때는 버스가 배를 타는 형태의 터널링 기능을 지원

결과적으로 홍길동은 출발지에서 버스를 타고 도착지에서 버스에서 내리기만 하면 된다.

기타 네트워크 계층 프로토콜

• ARP 프로토콜
  • IP 주소와 MAC 주소 사이의 변환을 담당
  • 통신을 위해 사용되는 주소의 획득 방법

           :송신 호스트의 IP 주소 - 송신 호스트의 하드 디스크에서 획득

           :수신 호스트의 IP 주소 - 사용자가 제공

           :송신 호스트의 MAC 주소 - LAN 카드에서 획득

           :수신 호스트의 MAC 주소 - ARP 프로토콜을 통해 획득

• ARP 프로토콜           
  • 특정 호스트의 IP 주소로부터 MAC 주소를 획득하는 프로토콜
  • ARP request라는 특수 패킷을 브로드 캐스팅
  • IP 주소에 해당하는 호스트만 ARP reply로 MAC 주소를 회신
  • 효율성 향상을 위해 캐시 기능을 제공

• RARP (Reverse ARP) 프로토콜

: 하드 디스크가 없는 시스템은 자신의 IP 주소를 알 수 없음

: MAC 주소에 해당하는 IP 주소를 서버로부터 알아오는 프로토콜

• GRAP (Gratuitous ARP) 프로토콜

: 자신의 IP를 목적지로 ARP를 수행, 특수 목적으로 사용(응답이 오면 IP 주소가 중복된 것)

• ICMP 프로토콜

: 인터넷 환경에서 오류에 관한 처리를 지원

: 오류 보고 메시지 - IP 패킷을 전송하는 과정에서 발생하는 문제를 보고하는 것이 목적

: 질의 메시지 - 라우터 혹은 다른 호스트들의 정보를 획득하려는 목적

• ICMP 헤더 형식 : 오류 보고 메시지
  • 오류 원인을 제공한 IP패킷의 헤더와 이어지는 8바이트의 정보가 오류 보고 메시지에 포함됨
  • Type - 1바이트의 크기로 메시지 종류를 구분
  • Code - 메시지의 내용에 대한 정보를 제공하는 매개변수 값

• ICMP 헤더 형식 : 질의 메시지
  • Identifier 와 Sequence Number 필드를 사용하여 메시지 구분

• ICMP 메시지 전송
  • ICMP는 기능적으로 IP프로토콜과 같은 계층의 역할을 수행
  • ICMP 메시지는 IP프로토콜에 캡슐화되어 전송