IPv4와 IPv6 개념 및 차이점

✅ IP 주소

IP는 Internet Protocol의 약자로 기기간 네트워크 통신을 할 때 쓰는 프로토콜을 의미한다. IP에서 IP기기의 주소를 나타내는 것이 바로 IP주소이다. 우편배달로 예를 들면 IP주소는 배달 주소를 나타내게 된다. 데이터를 정확하게 송수신하기 위해서는 IP주소가 필요하다.

✅ IPv4

IPv4는 3자리 숫자가 4마디로 표기되는 방식이다. 각 마디는 옥텟(octet)이라고 부른다. 위 주소는 내부적으로 32비트, 각 마디당 8bit로 처리된다. 예를 들어 192.168.123.123은 11000000.10101000.1111011.1111011으로 표시된다.

 

✅ IPv4 클래스

Class	첫번째 옥텟	첫번째 옥텟의 값의 범위(10진수)	이론적 IP주소 범위
A class	0xxx xxxx	0 ~ 127	0.0.0.0 ~ 127.255.255.255
B class	10xx xxxx	128 ~ 191	128.0.0.0 ~ 191.255.255.255
C class	110x xxxx	192 ~ 223	192.0.0.0 ~ 223.255.255.255
D class	1110 xxxx	224 ~ 239	224.0.0.0 ~ 239.255.255.255
E class	1111 xxxx	240 ~ 255	240.0.0.0 ~ 255.255.255.255

 

IPv4는 한 옥탯당 256개의 수를 나타낼 수 있어서 256^4 = 4,294,967,296개, 약 43억개의 IP 주소를 만들 수 있다. 80년대에는 IP주소가 부족할 것이라고 상상도 하지 못했다. 하지만 인터넷 환경이 발달함에 따라 어마어마하게 많은 수의 IP주소가 필요해져 IPv4 주소 체계로는 IP주소를 할당하기가 어려워졌다. 따라서 새로운 주소 체계인 IPv6가 나오게 되었다.

 

IP Class의 경우 A, B, C, D, E Class로 나누어 Network ID와 Host ID를 구분하게 된다.

 

A Class의 경우 처음 8bit(1byte)가 Network ID이며, 나머지 24bit(3byte)가 Host ID로 사용된다. 

비트가 0으로 시작하기에 네트워크 할당은 0~127이다 . 즉, 128 곳에 가능하며, 최대 호스트 수는 16,777,214개이다. 

 

B Class의 경우 처음 16bit(2byte)가 Network ID이며, 나머지 16bit(2byte)가 Host ID로 사용된다. 

비트가 10으로 시작하기에 네트워크 할당은 16,384 곳에 가능하며, 최대 호스트 수는 65,534개이다.

 

C Class의 경우 처음 24bit(3byte)가 Network ID이며, 나머지 8bit(1byte)가 Host ID로 사용된다. 

비트가 110으로 시작하기에 네트워크 할당은 2,097,152 곳에 가능하며, 최대 호스트 수는 254개이다. 

 

✅ IPv6

IPv4는 32bit의 이진수로 이루어져있지만, IPv6 주소체계는 총 128bit로 각 16bit씩 8자리로 각 자리는 :(콜론)으로 구분하고 있다. 이와 같은 형태는 2의 128제곱으로 약 340간 2823구 6692양 0938자 4634해 6337경 4607조 4317억 6821만 1456개를 사용할 수 있다고 한다.

출처: https://en.wikipedia.org/wiki/IPv6_address

✅ IPv6 개념 및 특징

• IP주소의 부족 현상을 해결하기 위한 차세대 IP주소체계
• IPv4의 주소 공간을 4배 확장한 것으로 128bit 체계의 16진수로 표기하며, 4개의 16진수를 콜론(:)으로 구분
• IPv4에서는 옵션 필드의 구성이 제한적인데 비해 IPv6에서는 확장헤더를 이용하여 IPv4보다 훨씬 다양하고 안정된 옵션을 사용할 수 있음
• 라우터의 부담을 줄이고, 네트워크 부하를 분산시킴
• 보안, 인증, 라벨링, 데이터 무결성, 데이터 비밀성 제공
• 특정 흐름의 패킷들을 인식하고, 확장된 헤더에 선택사항들을 기술할 수 있음
• IPv6 종류: 유니캐스트, 애니 캐스트, 멀티 캐스트

✅ IPv4와 IPv6의 주요 차이점

1. 보안강화

• IPv6는 보안을 염두에 두고 구축되었기에 기밀성, 인증 및 데이터 무결성을 제공. IPv4 구성 요소인 인터넷 제어 메시지 프로토콜(ICMP)은 맬웨어를 전달할 가능성이 있으므로 회사 방화벽에서 이를 종종 차단한다. 반면 IPv6 ICMP 패킷은 IPSec를 사용해 훨씬 더 안전하고 손쉽게 이를 막을 수 있다.

2. 지리적 제한 없음

• IPv4 주소와 달리 IPv6 주소는 전 세계 어느 곳에서도 사용할 수 있다. IPv4 주소의 50%는 생성될 때 미국에서 사용하는 용도로 예약되었다.

3. 보다 효율적인 라우팅

• IPv4 헤더는 길이가 가변적이지만 IPv6에는 일관된 헤더가 있다. 즉, 이러한 주소로 라우팅하기 위한 코드가 더 간단해지고 하드웨어 처리도 덜 필요하다. 이는 결과적으로 IPv6는 더 나은 서비스 품질과 사용자 경험을 갖게 되는 것을 뜻한다.

4. 끝과 끝 연결

• 기술자들은 IP 주소 부족을 해결하기 위해 네트워크 주소 변환(NAT) 방법을 만들었다. 하지만 IPv6는 모든 장치에 대해 충분한 IP 주소를 생성하므로 NAT가 더 이상 필요하지 않게 되었다. 이제 각 장치가 인터넷에 연결되어 웹사이트와 직접 통신할 수 있게 되었다.

5. 자동 구성

• IPv6의 가장 좋은 기능 중 하나는 상태 비상태 유지 자동 저장 구성일 것이라고 한다. 이를 통해 장치는 서버 없이도 자체 IP주소를 할당할 수 있다. 대신 사용자가 소유한 모든 휴대폰, 태블릿 또는 노트북에 고유한 장치의 MAC 주소를 사용하여 IP주소가 생성된다. 이렇게 하면 동일한 네트워크에 연결된 장치가 서로를 더 쉽게 검색할 수 있다.

 

아직까지도 많은 라우터들은 IPv4를 사용한다. IPv6로의 전환은 많은 시간과 비용이 들기 때문에 완료되기까지 적지 않은 세월이 걸릴 것이다. 현재는 IPv4와 IPv6를 혼용해서 사용하는데, IPv4 라우터에서는 tunneling이라는 방식을 사용해 IPv6 데이터그램을 전송한다.

 

참고

https://jhnyang.tistory.com/245

https://code-lab1.tistory.com/33

https://nordvpn.com/ko/blog/ipv4-ipv6-bigyo/

https://www.crocus.co.kr/1378