IPv4 VS IPv6

1. IPv4

• 32비트로 표현되는 주소 체계를 가지고 있으며, 이것은 약 42억개 (2^32)의 주소를 나타낼 수 있는 주소 체계

• 4개의 8비트(옥텟)로 구분되어 표현

• IPv4 주소 고갈 문제를 해결하기 위해 NAT, Subnetting, IPv6, DHCP 방법이 등장했다.

• 8비트를 10진수로 변환해서 표현
  

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2. IPv6

• 128비트로 표현되는 주소체계이며, 2^128개의 주소 표현이 가능하다.

• 16비트 단위로 콜론(:)으로 구분되어 표현

• 16비트를 16진수로 변환해서 표현

• 앞 64비트: 네트워크 주소

• 뒤 64비트: 인터페이스 주소 또는 호스트 주소
  

• IPSec이 내장 되어있음
  → 데이터 패킷의 암호화, 인증 및 보안을 제공하기 위한 프로토콜

• IPv4에 비해서 불필요한 헤더 정보들이 제거되어 빠른 처리 가능

  

  1. 고정 헤더 크기: IPv6 헤더의 크기는 고정되어 있으며 40바이트로 정해져 있다.
     • 헤더 정보를 빠르게 처리하고 읽을 수 있다.
     • source address, destination address가 128비트로 늘어났기 때문에 주소를 담는 필드 크기 자체는 증가했다.
     • IPv4 헤더 크기: 최대 20바이트
  2. 향상된 우선순위 제어: Type of Service (TOS)와 유사한 역할을 하지만 더 상세한 우선순위 제어를 제공한다.
  3. Flow Label: 특정 패킷 흐름을 식별하고 QoS (Quality of Service)를 제공하기 위한 목적으로 사용된다.
  4. Next Header: IPv6 패킷 내에서 추가적인 확장 헤더를 지원하기 위한 공간으로 사용된다.
     → Extension header나 상위 계층 패킷의 프로토콜을 식별하는 데 사용될 수 있다.
  5. Hop Limit: IPv4의 TTL (Time to Live)와 유사한 역할을 한다.
     → 패킷이 무한순환 하지 않도록 각 라우터를 거칠 때마다 1씩 감소하며, "Hop Limit" 값이 0이 되면 데이터그램은 폐기된다.
  6. Checksum: IPv6에서는 헤더 체크섬 (Header Checksum) 필드가 없어졌다.
     • 대부분의 물리적인 링크 및 전송 계층에서 오류 검출 및 복구가 이루어지고 상위 프로토콜인 TCP/UDP 에 체크섬 필드가 있기 때문에, 네트워크 계층에서 중복된 체크섬 검사가 더이상 필요하지 않다고 판단
       → UPD의 경우 Checksum이 선택사항이므로 UDP + IPv6를 사용하게 될 경우 UPD Checksum 사용을 꼭 활성화 해주어야 한다.
     • 전송 기술이 발달하면서 오류 발생↓
  7. Fragmentation 필드: IPv6에서는 fragmentation 관련 필드가 없어졌다.
     • 출발지에서만 패킷이 목적지까지 도달하기 전에 경유하는 중간 라우터의 MTU (Maximum Transmission Unit) 중 가장 작은 MTU를 고려하여 패킷을 조절하고, 필요한 경우에만 fragmentation을 수행
       → fragmentation이 발생하지 않는 것은 아니며, 출발지에서만 fragmentation이 발생 할 수 있다.

• Tunneling: IPv4 datagram의 payload 부분에 IPv6 datagram을 실어서 보내는 것을 의미
  → 모든 라우터가 IPv6을 지원하지 않기 때문에 IPv4 형식으로 전달해야 하 경우 터널링 사용
  

• IPv4 VS IPv6

  • IPv6는 더 많은 IP 주소를 지원하며, 이는 주소 고갈 문제를 해결하고 더 많은 장치와 네트워크를 지원할 수 있다.
  • IPv6의 헤더는 더 간결하고 단순하게 설계되어 있으며, 필요한 정보만을 포함하고 불필요한 정보와 옵션을 제거하여 라우터와 호스트에서 데이터 패킷을 빠르게 처리할 수 있다.
  • IPSec 프로토콜이 내장되어 있어 통신의 보안을 더 강화할 수 있다.
  • IPv6의 간소화된 헤더 및 구조는 데이터 패킷을 효율적으로 처리하여 일반적으로 더 빠른 데이터 전달을 가능하게 한다.
    → IPv6이 사용하는 더 큰 패킷의 크기로 인해 일부 사용 사례에서는 네트워크에서 속도가 느려질 수 있다.