네트워크 계층 - IPv6 프로토콜

주소 공간 확장

IPv4의 32 비트에서 128 비트로 확장

최대 2^128개의 호스트를 지원

헤더 구조 단순화

오류제어 등의 오버헤드를 줄여 프로토콜의 전송 효율 향상

불필요한 필드 제외, 확장 헤더 형식으로 변경

흐름 제어 기능 지원

Flow Label 필드 도입하여 일정 범위 내에서 예측 가능한 데이터 흐름을 지원

하나의 연속 스트림으로 전송해야 하는 연관 패킷의 전송 기능 지원 (실시간 멀티미디어 응용 환경을 수용)

 

IPv6 헤더 구조

IPv6 기본 헤더 구조

기본 헤더

기본 필드를 8개 지원

총 40 바이트 중 32 바이트를 주소 공간으로 사용

8바이트만 프로토콜의 기능을 위해 사용

필요시 기본 헤더 뒤에 여러 개의 확장 헤더를 지원

상단의 숫자는 크기를 나타내는 비트수

 

IPv6 기본 헤더 바로 뒤에 확장 헤더를 하나 이상 둘 수 있다.

확장 헤더의 종류

Hop-by-Hop Options Header: hop-by-hop 옵션 처리를 지원

  - Jumbo 페이로드 옵션: 데이터의 크기가 65535 바이트보다 클 때 사용

      라우터에서 이 패킷을 처리할 수 없으면 ICMPv6 프로토콜의 오류 메시지가 발생

  - 라우터 긴급 옵션: 라우터에 전송 대역 예약 같은 특정 정보를 제공

Routing Header : IPv4의 소스 라우팅과 유사한 기능,

                                패킷이 Routing Header에 지정된 특정 노드를 경유하여 전송됨

                               헤더에 있는 주소 목록의 첫 번째 라우터로 패킷을 전송하면, 패킷을 받은 라우터가 헤더 목록을 다시 검사해

                               두 번째 호스트에 전송. 이 과정을 패킷이 최종 목적지에 도착할 때까지 반복

Fragment Header: 패킷 분할과 관련된 정보를 포함

Destination Options Header: 수신 호스트가 확인할 수 있는 옵션 정보

Authentication Header: 패킷 인증 관련 기능

Encapsulating Security Payload Header: 프라이버시 기능, 페이로드를 암호화

                                                                           인증된 목적지 호스트에서 암호화 데이터를 해독할 수 있는 정보도 함께 제공

 

우선순위

Priority 필드: 특정 패킷의 우선 순위를 높이는 용도로 사용

                        우선순위는 동일 송신 호스트가 전송한 패킷에 상대적으로 적용

혼잡 제어 유무에 따른 처리

혼잡 제어 기능이 없으면 우선 순위를 8 단계로 구분하여 처리

혼잡 제어 기능이 있으면 인터넷 제어 트래픽, 텔넷 등의 대화식 트래픽, FTP, HTTP 같은 대용량 전송 트래픽, 전자 메일처럼 즉각 처리하지 않아도 되는 데이터 트래픽, 필터 트래픽 등으로 구분하여 처리

 

 

 

흐름 제어

IPv4에서는 패킷 중개 시 동일한 기준을 적용

IPv6 프로토콜에서는 특정 송수신 호스트 사이에 전송되는 데이터를 하나의 흐름(flow)으로 정의해 중

간 라우터가 이 패킷을 특별한 기준으로 처리할 수 있도록 지원

Flow Label 필드

1. 흐름 식별

Flow Label은 동일한 흐름 (예: 특정 애플리케이션이나 세션에서 생성된 패킷)으로 간주되는 패킷들을 식별하는 데 사용

동일한 출발지와 목적지 IP 주소, 그리고 Flow Label이 같은 패킷들이 하나의 흐름으로 묶인다는 것을 의미

2. 효율적인 라우팅

라우터는 특정 흐름에 대한 패킷을 캐시 하거나, 흐름에 따라 최적의 경로를 선택할 수 있고, 이로 인해 패킷 전송 성능이 향상될 수

있음

3. QoS (Quality of Service) 지원

특정 흐름에 대해 우선 순위를 지정하거나 대역폭을 할당하는 등의 QoS 정책을 적용할 수 있고, 이를 통해 음성, 비디오 등 실시간 데이터 전송에 대한 품질을 보장할 수 있음

4. 동일한 흐름의 패킷 처리

Flow Label이 설정된 패킷들은 동일한 흐름으로 간주되므로, 이를 기반으로 패킷의 전송이나 처리를 최적화할 수 있음

예를 들어, 동일한 흐름의 패킷들은 같은 경로를 통해 전송되도록 하여 지연을 최소화할 수 있음

5. 상태 정보 유지

Flow Label을 사용하면 연결 상태를 유지하는 데 도움이 됨

네트워크 장비는 Flow Label을 통해 패킷 흐름에 대한 상태 정보를 관리하고, 이를 기반으로 적절한 조치를 취할 수 있습니다.

 

기타 필드

Version Number: IP 프로토콜의 버전 번호. 기존 IPv4와 구분하기 위해 6으로 지정

Payload Length: 헤더를 제외한 패킷의 크기, 단위는 바이트

Next Header: 기본 헤더 다음에 위치하는 헤더의 유형

                          IPv6의 확장 헤더

                          상위 계층인 TCP 혹은 UDP 헤더

Hop Limit: IPv4의 Time To Live 필드와 동일한 역할을 수행

                    패킷이 라우터에 의해 중개될 때마다 감소되며, 0이 되면 해당 패킷은 네트워크에서 사라짐

Source Address / Destination Address: 송수신 호스트의 IPv6 주소, 최대 128비트 지원

 

 

IPv6 주소

IPv4 : 8비트 단위 숫자 4개를 점(.)으로 구분하여 32비트로 표현

IPv6 : 128 비트로 확장

주소 표현

16 비트의 숫자 8개를 콜론으로 구분

IPv6 주소 표현

IPv4와 함께 사용하는 환경에서 IPv4 주소를 캡슐화하여 다음과 같이 표현하기도 함

X:X:X:X:X:X: d,d,d,d

X:X:X:X:X:X에서 X는 16바이트로 총 96비트이고, d, d, d, d에서 d는 8비트로 총 32비트이다.

전체 IPv6의 주소크기와 동일한 128비트로 캡슐화한 형태이다.

주소 공간

 

IPv6의 주소공간은 왼쪽의 표와 같이 주소대별로 용도가 다르다.

상위 8비트가 0000 0000으로 시작하는 첫 번째 예약 공간에는 IPv4 주소 공간도 포함된다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

참고 자료 :

쉽게 배우는 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크 3판 - 박기현 지음