IPV6 - IPV4 연동

최수환·2022년 11월 9일

Network

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우리나라는 전세계에서 인터넷(IPV4 Network)이 두 번째로 개발이 된 나라인 만큼 인터넷/IT 강국이다. 그리고 SKT가 2014년 9월 처음으로 LTE Network에 IPV6 상용서비스를 시작 함으로써 미국에 이어 Mobile Network에 IPV6를 도입한 두 번째 나라가 되었다. 그렇다면 IPV6는 무엇이고 어떻게 IPV4와 연동시킬까?

IPV6는 IPV4의 주소 부족 문제를 해결하기 위하여 만든 새로운 주소 체계이다. 따라서 IPV6 주소 체계를 만들었던 최종 목적은 모든 IPV4 Network가 IPV6 Network로 전환 되는 것이다. 하지만 , 경제적 이유와 주위 환경의 문제로 상당히 오래 동안 IPV4 Network와 IPV6 Network가 공존하는 시기가 있었다. 따라서 IPV4 Node들과 IPV6 Node들이 서로 통신을 할 수 있게 만드는 IPV6전환 기술들이 필요하다. 대응하는 기술들로는 듀얼 스택(Dual Stack), 터널링(Tunneling), 주소 및 헤더 변환(Address / Header Translation) 총 세가지가 있다.

Dual Stack

위의 그림과 같이 듀얼 스택은 IP장비가 IPV4, IPV6 Stack을 모두 가지고 있어 IPV4, IVP6 Packet을 동시에 처리 할 수 있는 것을 말한다. 따라서 듀얼 스택 기능이 활성화 된 IP Node들은 IPV4-only, IPV6-only Node들 모두와 IP통신을 할 수 있게 된다.

듀얼 스택이 활성화 된 IP Node는 당연히 IPV4와 IPV6 주소를 동시에 가지게 된다.

💡 동작의 우선순위를 결정할 때에 상대 목적지 주소가 IPV4인지 IPV6인지를 고려한다. 만약 두가지 주소를 모두 가지고 있다면 현재 송신측 운영체제가 가지는 우선순위를 따른다.

장점

듀얼 스택이 다른 전환 기술들에 비해서 갖는 장점은 IP Node가 IPV4, IPV6 Network와 통신을 하는데 있어서 별다른 기술적 이슈들이 없다는 것이다. 이로 인해 모든 네트워크 사업자들이 듀얼 스택 전환 기술을 사용하고 있다.

단점

반면에 듀얼 스택은 결국에는 IPV4 주소가 필요하기 때문에 IPV4 주소 고갈의 문제에는 아무런 도움이 안된다. 즉, IPV6-only Network로 넘어가는데 있어서 과도기적 상황에서나 쓰일 수 있는 기능이다.

Tunneling

터널링 기술은 두 개의 IPV6 호스트 사이에 IPV4망이 존재할 경우에, IPV6패킷을 IPV4패킷에 캡슐화 하여 사용하는 기술이다. IPV4를 통과한 패킷은 다시 디캡슐화되어 IPV6패킷으로 정상적 통신을 하게 된다.

터널을 생성할 때 호스트와 라우터 간의 터널은 자동으로 생성되지만, 라우터 간의 터널은 수동으로 설정해준다.

📌 터널링 기술로는 6to4, teredo, 6rd등이 있다.

IPV4가 지배적일때

초기에는 IPV4 Network가 대부분이고 극히 일부 지역에서만 IPV6 Network가 생겨날 것이다. 따라서 이때는 IPV6 Node의 IPV6 Packet을 IPV4 Packet으로 캡슐화 하여 IPV4 Network를 통해 IPV6 Node까지 전달해줄 것이다.

IPV6가 지배적일때

반대로 시간이 지날수록 대부분의 네트워크가 IPV6 Network로 구성되고 일부 지역에만 IPV4 Network가 남아 있는 상태가 될 것이다. 이때는 아까와 반대로 IPV4 Node의 IPV4 Packet을 IPV6 Packet으로 캡슐화 하여 IPV6 Network를 통해 IPV4 Node까지 전달해줄 것이다.

Address / header Translation

주소 및 헤더 변환 기술은 IPV4망과 IPV6망 사이에 주소변환기를 사용하여 기존의 IPV4에서 사용되던 NAT기술과 마찬가지로 IPV6와 IPV4간의 Address Table을 생성하여 양단간의 통신이 가능하도록 상호 연동 시키는 기술이다.

IPV6 클라이언트가 IPV4 서버에 접속 하거나 반대로 IPV4 클라이언트가 IPV6 서버에 접속할 때 사용되는 기술이다.

IPV6와 IPV4 Packet에서 헤더를 제외한 상위 계층은 동일한 구조로 생성되어 있기 때문에 IPV4, IPV6헤더 부분을 전환하며 그대로 데이터를 전송한다.

📌 다만, 상위 계층의 Packet에 IP정보가 담긴 프로토콜이 포함된 경우에는 동작 과정이 더 복잡하고 제한적으로 동작할 수 있다. (DNS, FTP등)

계층에 따른 Translation

변환기술은 변환 계층에 따라서 헤더변환 방식(Network Layer), 전송계층 릴레이 방식(Transport Layer), 응용계층 게이트웨이 방식(Application Layer) 세가지가 있다.

헤더변환 방식

IP계층에서 IPV6 Packet 헤더를 IPV4 Packet 헤더로 또는 그 반대로 변환하는 방식이다. 세부내용은 SIIT(Stateless IP/ICMP Translation)에서 정의하고 있다.

전송계층 릴레이 방식

전송계층 릴레이 방식은 각 세션이 IPV4와 IPV6에 각각 밀폐되어 있기 때문에 헤더변환 방식처럼 Fragments나 ICMP변환의 문제가 없으며, 헤더 변환 방식에 비하여 상대적으로 빠르다는 장점이 있다.

다만 응용 프로토콜에 내장된 IP주소 변환이 안되는 문제가 있다. 기술로는 TRT(Transport Relay Translator)와 SOCKS게이트웨이가 있다.

응용계층 게이트웨이 방식

응용계층 게이트웨이 방식은 트랜잭션 서비스를 위한 응용 수준 게이트웨이(ALG)로 사이트 정보를 숨기고 캐시 매커니즘으로 서비스의 성능을 향상시키기 위해 사용한다.

응용 수준 게이트웨이(ALG)가 IPV4 및 IPV6 두 프로토콜을 동시에 지원하는 경우에 두 프로토콜간에 변환 매커니즘으로 사용될 수 있다.

이 방법은 응용계층에서 변환하는 방식으로, 각 서비스가 IPV4와 IPV6에 밀폐되어 있기 때문에 헤더 변환에서 나타나는 단점은 없지만, ALG가 IPV4와 IPV6상에서 모두 실행 될 수 있어야 된다.