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IPv6 데이터그램 형식 기술

인터넷 프로토콜 버전 6(IPv6: Internet Protocol version 6)이 필요한 이유

1) IPv4에서 직면한 주소 고갈 문제

2) 불필요한 처리로 인한 속도 저하, 새로운 옵션의 필요성, 멀티미디어 지원, 강력한 보안의 필요성 등

[변경된 부분]

1) 확장된 주소공간: IPv6 주소는 128비트 길이임, IPv4 주소의 32비트와 비교할 때, 주소 공간길이가 매우 크게(2^96배) 증가함

2) 개선된 헤더 형식: IPv6는 옵션들이 기본 헤더로부터 분리됨, 필요 시 기본 헤더와 상위 계층 데이터 사이에 삽입되는 새로운 헤더 형식을 사용함

→ 대부분의 옵션이 라우터에 의해 검사될 필요가 없음 → 라우터 과정을 단순화하고 빠르게 함

3) 새로운 옵션: IPv6는 부가적 기능을 허용하는 새로운 옵션을 가짐

4) 확장 허용: IPv6는 새로운 기술이나 응용 분야에 의해 요구되는 프로토콜의 확장을 허용하도록 설계됨

5) 자원 할당에 대한 지원: 서비스 유형(type-of-service) 필드가 삭제되고 흐름 레이블이라는 메커니즘이 추가됨

7) 향상된 보안성 제공: IPv6에서 암호화와 인증 옵션들은 패킷의 신뢰성과 무결성을 제공함

IPv4와 IPv6 헤더의 비교

- IPv6에서 헤더의 길이는 고정되어 있기 때문에 헤더 길이 필드가 제거됨

- IPv6에서 서비스 유형 필드는 제거됨, 트래픽 클래스와 흐름 레이블 필드는 서비스 유형 필드의 기능을 대신함

- 총 길이 필드는 IPv6에서 제거되고 페이로드 길이 필드로 대체됨

- 식별(identification), 플래그(flag) 및 옵셋(offset) 필드들은 IPv6 기본헤더에서 제거됨, 단편화 확장 헤더에 포함됨

- TTL 필드는 IPv6에서 홉 제한(hop limit)으로 불림

- 프로토콜 필드는 다음 헤더 필드로 대치됨

- 헤더 검사합(checksum)은 상위 계층 프로토콜에 의해 제공되므로 제거됨, 따라서 네트워크 계층에서는 필요하지 않음

- IPv4에서 옵션 필드(option field)는 IPv6에서는 확장 헤더로 구현됨

채택이 지연된 원인

IPv4 주소 고갈 문제가 3가지 문제로 필요성이 감소됨: 클래스 없는 주소 지정, 동적인 주소 할당을 위한 DHCP, NAT

패킷 형식

구성: 기본 헤더, 페이로드

- 버전(version): 4비트 필드, IP의 버전을 정의함

- 트래픽 클래스(traffic class): 8비트 필드, 서로 다른 전달 요구사항을 갖는 페이로드를 구분

- 흐름 레이블(flow label)

IPv4에서 IPv6로의 천이

Transition strategies: Dual stack, Tunneling, Header translation

이중 스택

버전 6으로 완전하게 이전하기 전에 모든 호스트가 이중 스택(dual stack) 프로토콜을 갖는다.

다른 말로, 인터넷의 모든 시스템이 iPv6를 사용할 때까지 IPv4와 IPv6를 동시에 운용해야 한다.

패킷을 목적지로 보낼 때 어느 버전을 사용해야 할지를 결정하기 위해 발신지 호스트는 DNS에 질의를 한다.

DNS가 IPv4/6 주소를 응답한다면 발신지 호스트는 IPv4/6 패킷을 보낸다.

터널링

tunneling, IPv6를 사용하는 두 컴퓨터가 서로 통신하는데 IPv4를 사용하는 영역을 통과해야만 할 때 사용되는 전략

IPv6 패킷 영역에 들어갈 때 IPv4 패킷 내 캡슐화되고, 영역을 나올 때 역캡슐화된다.

헤더 변환은 IPv6 주소를 IPv4 주소로 변환하기 위해 맵 주소를 이용한다.

IPv6 패킷 헤더에서 IPv4 패킷 헤더로 변환하는 과정에서 사용되는 규칙

- IPv6 맵 주소는 오른쪽 32비트를 취함으로써 IPv4 주소로 변환된다.

- IPv6 우선권 필드의 값은 버려진다.

- IPv4에서 서비스 필드의 형태는 0으로 설정된다.

- IPv4의 검사합이 계산되어 해당 필드에 삽입된다.

- IPv4 흐름 레이블은 무시된다.

- 호환 확장 헤더는 옵션들로 전환되어 IPv4 헤더에 삽입된다.

- IPv4 헤더의 길이는 계산되어서 해당 필드에 삽입된다.

- IPv4 패킷의 전체 길이는 계산되어서 해당 필드는 삽입된다.

Reference

Behrouz A. Forouzan (2009), TCP/IP 프로토콜(Protoccol Suite), 4th Edition

RFC 2460, 2461, 2462