IPv6의 주요 특징에 대한 이해-2

[Tech Guide] 후니와 함께 하는 IPv6 맛보기

“어떤 장비도 네트워크 접속만 하면
자동으로 주소가 생긴다”

IPv4와 공존 방법 다양 … 이동성 보장 안정적

진강훈
시스코코리아 부장
gaijin@cisco.com

지금까지 IPv6의 등장 배경과 함께 기존 IPv4에서는 어떤 방법으로 주소 부족 문제를 해결해 왔는지 살펴봤다. 지난호에 이어 IPv6의 주요 특징에 대해 알아본다. IPv6에 대한 좀더 궁금한 점은 필자가 운영하고 있는 후니의 쉽게 쓰는 네트워크 이야기(http://cafe.naver.com/hoonycafe.cafe>로 문의하면 된다. <편집자>

안녕하세요 3월입니다. 사실 한 해의 시작은 1월이지만 실질적인 시작의 달이 3월로 느껴지는 건 모든 학교의 새 학기의 시작이 3월부터라서 그런 것 같습니다. ^^
이건 노파심입니다만. 이제 곧 IPv6가 나온다고 하니까. IPv4를 공부하시던 분들 모두 손을 놓고 이젠 IPv4는 공부 안해도 되겠지라고 생각하신다면 그건 잘못된 생각이랍니다.
제 칼럼에서도 보시듯이 IPv6에 대한 설명은 모두 IPv4를 기본으로 깔고 진행하다 보니 IPv4를 이해하지 못하면 IPv6를 이해하기가 어렵답니다.
그러니 IPv4도 당연히 부지런히 공부하시면서 IPv6는 틈틈이 관심을 갖고 봐두세요.^^
이번 시간엔 지난 시간에 이어 IPv6의 특징에 대해서 계속 알아보겠습니다.
새로운 IPv6에 대한 내용이 자꾸 어색하고 이해하기 어려우시겠지만, 여러분들처럼 여러분 뒤에 오는 사람들도 마찬가지일 테니까, 포기하지 마시고. 쭈욱 따라오세요.^^

1. 자동 생성
오늘 배울 IPv6의 첫 번째 특징은 임의의 자동생성(Stateless Auto configuration)입니다.
임의의(Stateless)란 말을 이해하려면 이와 반대되는 할당에 의한(Stateful)을 이해해야 합니다.
예를 들어 할당에 의한 자동 생성(Stateful auto configuration)이란 말은 어떤 스테이트(state)를 계속 유지하면서 자동 구성을 지원해준다는 말입니다(제가 들어도 뭔 말인지 모르겠네요 ㅠㅠ). 예를 들어 DHCP를 보면 특정서버에서 테이블을 관리하면서 IP주소를 분배하는 방식이죠? 이와 같은 방식을 할당에 의한 자동생성(stateful auto configuration)이라고 합니다. 그러니까 IPv4에서도 할당에 의한 자동생성은 지원됐던 거죠.
그러나 임의의 자동생성은 IPv6에서만 지원되는 기능입니다. 즉 특정서버가 없이도 라우터 등에서 자동으로 호스트의 IP구성이 가능하게 해주는 방식이죠. 임의의 자동생성 이야말로 진정한 자동 IP구성이라고 할 수 있죠..
따라서 IPv6부터는 우리가 일일이 호스트(PC)의 IP주소를 걱정해 줄 필요가 없습니다. DHCP서버같이 전용 서버가 없이도 그냥 네트워크에 붙이기만 하면 알아서 자동으로 주소를 만들어주는 한마디로 플러그 앤 플레이(Plug and Play)라고 볼 수 있죠.
<그림 1>을 한 번 보시죠..

좀 복잡한가요? 알고 보면 별거 아닙니다.^^
왼쪽에 PC가 있죠? 얘는 원래 48비트의 MAC 어드레스를 가지고 있는 건 다 아시죠? 우선 이 주소를 64비트 짜리로 만듭니다(만드는 방법은 담에 설명 드리죠). 자 그럼 이제 48비트가 64비트로 변신했죠?
그 담에 자기가 속한 네트워크에 있는 라우터에게 앞에 64 비트를 전송 받게 되는데 이걸 유식하게는 프리픽스(Prefix)라고 합니다.
이렇게 받은 프리픽스 64비트에 자기가 가지고 있던 64비트를 합해서 총 128비트 짜리 IPv6주소를 만들어 내게 됩니다. 이때 라우터는 프리픽스 외에도 디폴트 라우트(default route) 정보 같은 호스트에게 필요한 정보들을 보내주게 됩니다. 따라서 호스트 입장에선 따로 해줄게 하나도 없습니다. 앞으로 IPv6 시대가 오면 PC든, 전화기든, PDA, 냉장고, 뭐든 그냥 연결만하면 바로 네트워크와 연결될 수 있다는 거죠.^^ 꽤나 괜찮은 세상이죠? ^^
지금까지 내운 내용을 잠깐 정리하고 넘어갈까요?
IPv6의 새로운 기능 임의에 의한 자동생성은 특정서버가 없이도 호스트의 IP주소를 자동으로 구성해줄 수 있는 기능으로 호스트가 만든 64비트 주소와 라우터가 보내주는 64비트 프리픽스를 더해서 만들어낸다.
따라서 IPv6시대엔 진정으로 플러그 앤 플레이가 가능해지는 것이다. 정리 되시죠?
그렇다면 IPv6에서 DHCP는 없어진 걸까요?
지금부터는 이 부분을 한번 알아볼까 합니다.
임의의 자동생성은 그 동안에 IPv4에선 지원되지 않던 기능이었죠.
IPv4에서는 할당에 의한 자동생성, 즉 DHCP 서버와 같은 서버를 두고 주소를 자동으로 관리해주던 방식을 지원했었습니다.
자 그렇다면 IPv6에서는 할당에 의한 자동생성은 없을까요??
결론부터 말씀 드리자면, 있습니다!^^
그게 바로 DHCPv6 라는 것 입니다.
즉 호스트 중에는 임의의 자동생성만으로는 구성이 부족한 경우가 있습니다. 예를 들어 DNS 서버나, NTP 서버정보, 또 SIP서버나 노벨 디렉토리 서비스 등에 대한 정보 등에 대한 세팅은 앞에서 배운 임의의 자동생성으로는 구성이 불가능합니다. 따라서 이때는 IPv6에서도 할당에 의한 자동생성을 사용하게 되는데 가장 일반적인 방법이 DHCP v6 입니다.
즉 호스트가 맨 처음 라우터로부터 임의의 자동 생성이 이루어질 때 그 안에 같이 따라온 플래그를 보고 자신이 추가적인 정보를 다시 할당에 의한 자동생성을 통해 받아야 할 것인지 그럴 필요가 없는지를 알게 됩니다.
그러니까 일단 임의적으로 기본 적인 정보를 받고, 추가정보는 할당을 통해 받을 수도 있고 안받을 수도 있다는 거죠^^
자 그럼 이제 자동 생성에 대한 답은 나왔죠?
IPv6에서는 임의의 자동생성을 통해 자동으로 호스트의 주소를 만들어주는데 이 기능은 IPv4에서는 지원하지 않던 새로운 기능입니다.
그런데 IPv6에서 역시 좀더 자세히 호스트를 구성하고자 하는 경우에는 할당에 의한 자동 생성을 이용합니다. 대표적인 할당에 의한 자동생성은 DHCP v6입니다.

2. 브로드캐스트여! 안녕
이번 시간에는 IPv6의 멀티캐스트에 대해 말씀 드리겠습니다.
이전 IPv4에서 네트워크 트래픽에서 골칫거리 중 하나는 바로 브로드캐스트 이었습니다. 무조건 모든 곳으로, 원하든 원치 않던 전송되던 브로드캐스트 그렇다고 무조건 막아버릴 수도 없죠? 브로드캐스트가 골칫거리긴 하지만 또 필요하긴 하거든요. 한마디로 ‘필요악?’ 머 이런 거였습니다.
하지만 이제 브로드캐스트란 단어는 더 이상 IPv6 에선 기억하지 않으셔도 될듯합니다.
IPv6에서는 브로드캐스트 대신 멀티캐스트가 그 역할을 대신합니다. 물론 IPv4에서도 멀티캐스트가 있었지만 IPv6에서의 멀티캐스트는 그 기능이 훨씬 강화되었고 주소 영역도 늘어났습니다. 특히 IPv6의 멀티캐스트는 4비트의 Scope ID라는 것을 사용합니다. 이 스코프(Scope) ID라는 것이 바로 멀티캐스트의 전송영역을 지정해줄 수 있도록 해주는 역할을 합니다. 따라서 똑같은 멀티캐스트라고 하더라도 Scope ID에 따라 이 멀티캐스트를 어디까지 받을 수 있게 전송할 것인가를 정해줄 수 있다는 겁니다. 이제 따로 브로드캐스트를 사용해야만 할 이유는 없겠죠?
이제 멀티캐스트에 대해서 별 관심 없으셨던 분들도 IPv6에선 멀티캐스트가 필수라니까 관심을 가지셔야겠죠? ^^

3. 간단해진 헤더 정보
오늘 배울 세 번째 IPv6의 특징은 간단해진 헤더정보입니다. 헤더(Header)가 뭘까요?
머리죠...^^
즉 IP 패킷에서 데이터를 포장한 포장지 위에 써 넣는 주소 같은 것입니다.
왜 우리도 소포나 편지를 보낼 때 겉봉에 받는 사람주소, 보내는 사람 주소, 그리고 뭔가 추가할 사항(예를 들어 ‘깨짐 주의’ 또는 ‘빠른 특송’, ‘등기’ 등)을 쓰는 것처럼 IP 패킷의 헤더역시 소스 어드레스(Source address), 데스티네이션 어드레스(Destination address) 외에도 서비스 등급을 나타내는 타입 오브 서비스(Type of Service), 헤더의 길이를 나타내는 헤더 길이 및 여러 가지 플러그와 옵션들이 있습니다.
사실 이런 헤더 정보를 가지고 라우터는 그 패킷을 목적지까지 안전하게 전송하는 역할을 하게되는거죠.
그런데 IPv4와 IPv6의 차이점 중 하나가 이 헤더정보가 많이 달라졌다는 겁니다.
한마디로 말씀 드리자면, 헤더 정보가 많이 간단해 졌습니다 . IPv4에 있던 헤더 정보 중 절반을 날려버렸으니까요. 그도 그럴 것이 IPv4에서는 소스 어드레스와 데스티네이션 어드레스가 32비트면 됐지만, IPv6에서는 그 4배인 128비트가 되니까 기존 헤더정보를 그대로 쓸 경우 헤더가 엄청나게 커지게 되는 거죠. 그래서 헤더정보를 효과적으로 줄일 필요가 있었습니다. 또 IPv4에서 만들어 사용해보니까? 이런 건 필요 없겠구나하는 헤더 정보도 있었을 겁니다.
그래서 이번엔 그런 헤더정보를 과감히 없앤 거죠.
이렇게 많은 헤더필드를 없애고 나니 패킷처리가 훨씬 간단해지고 라우팅 성능도 올릴 수 있게 됐습니다. 또 모든 필드들이 64비트 단위로 정렬돼 있어 메모리를 읽고 쓰는 게 훨씬 빨라졌다는 장점도 있죠. 하지만 주소길이가 기존 32비트에서 128비트로 늘어났기 때문에 주소를 확인하는데 더 많은 시간이 걸릴 수 있고, IPv4의 헤더를 많이 줄였지만 주소 길이 때문에 전체적인 헤더길이는 두 배로 늘어났기 때문에 처리 속도가 이슈화 된다는 건 알아두셔야겠네요.
물론 대부분의 패킷처리를 하드웨어적으로 처리하고 장기적으론 이 문제는 해결 가능하지만, 당장에는 성능에서 영향을 줄 것으로 생각되네요.
자 세 번째 변화를 정리해볼까요?
IPv6에서는 IPv4에서보다 헤더 정보를 많이 간소화하고 절반의 헤더정보를 없앴기 때문에 패킷처리가 빨라졌지만 주소길이가 4배로 늘어나 주소 확인에 문제가 있을 수 있다. 쉽죠?

4. 움직이는 네트워크
IPv6의 특징을 이야기하다 보면 모빌리티(Mobility)를 빼먹을 수 없습니다.
모빌리티, 요게 머죠?
한마디로 ‘이동성’ 이죠. 즉 움직일 수 있는 능력, 머 이정도 일겁니다.
지금까진 네트워크의 이동성이 그렇게 크게 필요치 않았습니다. 왜냐하면 컴퓨터가 컸거든요. 한번 설치해놓으면 그걸 자꾸 옮길 일은 별로 없었기 때문에 네트워크의 이동성이란 게 큰 의미가 없었죠.
하지만 요즘은 노트북이 점점 늘어나고 있어 웬만한 사람들 가방 속엔 노트북 하나씩은 들어있는 세상이다 보니 이에 따른 이동성 역시 꼭 필요해지게 되었습니다.
요즘 나오는 기술은 이런 이동성을 보장하기 위한 여려가지 솔루션들을 제공합니다. 가장 대표적인 기술이 무선랜 기술이죠. 또 와이브로(WiBro)라는 것 역시 움직이면서 네트워크에 접속하기 위한 솔루션 이란 걸 알고 계실 겁니다.
이동이 가능하다?
네. 그렇습니다. 즉 자동차를 타고 달리면서 인터넷 검색을 한다. 이런 게 네트워크 모빌리티죠(운전하면서 인터넷 하면 안되겠죠? 위험하자나요^^).
지금은 전철을 타고 가면서 전화를 하거나 문자를 보내는 사람들이 많지만 전철 안에서 MSN을 하거나 인터넷을 하는 사람은 없지만 아마 몇 년 후엔 그런 풍경을 많이 보실 수 있을 겁니다. 물론 비행기 안에서도요. 지루한 몇 시간의 비행기안에서도 이제 인터넷을 맘놓고 쓸 수 있게 되는 겁니다(현재도 일부 항공사에선 이 서비스를 제공한답니다).
한마디로 네트워크 모빌리티란 장비가 현재의 네트워크 접속이 끊기지 않고서도 이동이 가능하도록 해주는 기능이라고 생각하시면 됩니다.^^
암튼 이런 네트워크 모빌리티가 IPv6에선 좀더 편리해지고, 효과적으로 수행이 될 수 있게 된 것이 또 하나의 특징이란 거죠.
물론 네트워크 모빌리티는 IPv4에서도 지원이 되던 IETF 표준이었습니다. 하지만 IPv4에서는 옵션으로 제공되어 사용하려면 반드시 그 기능을 추가해야 했지만 IPv6에서는 이미 빌트인되어 있기 때문에 필요할 때마다 그냥 사용할 수 있다는 차이점이 있습니다.
또 IPv6에서는 IPv4에 비해 모빌티디 기능이 훨씬 향상되어 빠르고 안정된 이동성보장이 가능해졌다는 게 특징입니다. 이처럼 IPv6에서는 요즘 들어 우리가 많이 사용하고 있고 앞으로 그 사용도가 점점 많아질 모빌리티나 보안과 같은 기능들을 보다 강화시켰다는 특징을 제공합니다. 아무래도 새로 나온 거니까 새로운 트랜드를 따라서 만들었겠죠?
자 그럼 지금까지 배워온 IPv6의 특징을 간단하게 정리해볼까요?

① IP 주소 범위
- IPv4 는 32비트 체계였고요. 이론상 가능한 주소는 43억개 정도였죠? 하지만 막상 쓸 수 있는 주소는 2억5천만개 정도였구요, 그것도 이미 거의다 소진한 상태랍니다.
- IPv6는 128 비트 체계고요. 가능한 주소는 3.4×1038개 정도 랍니다. 따라서 이론적으로 생각했을 때 거의 무제한으로 사용이 가능하다는 특징이 있답니다. 생각나시죠? 엠파이어 스테이트 빌딩과 지구요. ^^
② IP주소의 자동구성
- IPv4는 DHCP를 사용해서 자동구성 했던 거 아시죠? 그걸 할당에 의한 자동 구성이라고 했습니다.
- IPv6는 임의의 자동 구성이라고 해서 네트워크에 접속만 되면 자동으로 구성되는 방식과 DHCPv6 방식이 있다고 했죠? 따라서 IPv6의 주소는 비록 복잡해졌지만 앞으로는 어떤 장비도 네트워크에 접속만 되면 자동으로 주소를 구성할 수 있게 된겁니다.
③ 보안 : 보안에 대한 이야긴 위에서 따로 드리지 않았지만 보안역시 IPv6에서는 많이 개선되었습니다. 특히 아래와 같은 내용들이 차이가 있으니까 알아두심 좋겠네요.
- IPv4는 보안에 관한 IPSec이 있지만 옵션입니다. 따라서 엔드 투 엔드 보안을 적용하는 게 쉽지 않았습니다.
- IPv6는 IPSec이 디폴트라서 어디서나 보안을 적용할 수 있다는 차이가 있습니다.
④ 모빌리티
- IPv4도 모바일 IP를 지원했습니다. 하지만 여러 가지 까다로운 옵션이 있었고 적용방식 역시 효율적이지 못한 부분이 있었습니다.
- IPv6에서는 좀더 효과적인 방법으로 훨씬 간편하게 지원이 가능합니다.
⑤ 브로드캐스트
- IPv4에서는 브로드캐스트가 있어 대역폭을 많이 소비했습니다
- IPv6에서는 브로드캐스트가 없어지고 대신 멀티캐스트가 그 역할을 한다고 했죠? 또한 멀티캐스트는 기존의 IPv4와 달리 전달 범위를 지정할 수도 있답니다.

어떠세요? 이제까지 IPv4와 IPv6를 비교하면서 그 차이를 알아봤습니다.
한마디로 말씀 드려서 IPv6는 그 동안 우리가 IPv4를 사용하면서, 이런 게 좀 개선되었습니다. 이런 건 좀더 추가되었으면 하던 여러 가지 기능들을 개선했고, 또 보다 성능을 올릴 수 있도록 만들어졌습니다. 원래 신제품이 나올 땐 다 그렇죠? ^^
그런데 여기엔 한가지 문제가 있습니다.
아까 말씀 드린 것처럼 IPv6가 새로 나온 전자제품 정도라면 그냥 쓰던걸 버리고 이걸 가져다 쓰면 참 좋을 텐데 현실은 그렇지 못하다는 겁니다.
즉 이미 우리는 IPv4를 너무나도 방대하게 사용하고 있기 때문에 아무리 좋은 기능을 가진 새로운 IPv6가 나왔다고 하더라도 당장 우리가 쓰던 IPv4를 모두 걷어내고 IPv6로 옮겨갈 수는 없는 것입니다. 그렇죠?
예를 들어 2006년 1월1일 00시를 기해 IPv6만을 사용해야 한다고 선언한다면 얼마나 많은 불편함이 따를까요? 상상할 수도 없을 겁니다. 서울이란 도시에서 버스체계하나만 바꾸어도 그 혼란이 말할 수 없이 커지는걸 보셨을 텐데, 전세계의 IP주소를 하루아침에 바꾼다면 어떤 일이 벌어질지는 아마 짐작이 가실 겁니다.
현실적으로 어느 날 하루에 IPv4에서 IPv6로 옮겨가는 건 불가능합니다. 따라서 앞으로 상당기간 동안은 IPv4와 IPv6가 공존하는 세상이 올 것이라는 것이 대다수의 의견입니다. 이를 위해 IPv6에서는 IPv4와의 다양한 공존 방법을 제공하고 있습니다.
다음 시간에는 IPv6에대한 마지막 시간으로 IPv6의 주소는 어떻게 생겼고, 또 IPv4와 IPv6는 어떻게 서로 연결되어 살아갈 수 있는지에 대해서 알아보겠습니다.
자 그럼 여기서 끝내기가 너무 서운한 분들을 위해 짤막한 문제 풀기를 해보도록 하겠습니다. 지금까지 배운 내용을 정리하는 기분으로 한번 풀어보시기 바랍니다.^^
답요? 답은 다음 번에 발표합니다.^^

1. 다음 중 IPv4에서의 문제점이 아닌 것은?
a. 주소 공간의 부족
b. 복잡한 헤더 필드
c. 브로드캐스트 문제
d. Stateless Autoconfiguration의 복잡성
e. Security/Mobility의 복잡성

2. 주소 부족을 해결하기 위해 IPv4에서 사용하는 해결책이 아닌 것은?
a. DHCP
b. CIDR
c. Subnetting
d. NAT

3. IPv6 의 특징을 말한 것 중 해당하지 않는 것은?
a. 넓은 주소공간
b. Stateless Autoconfiguration
c. Stateful Autoconfiguration
d. 보다 강력해진 Multicast
e. automatic QoS support

참 연재에 궁금한 점은 네이버에서 제가 운영하고 있는 카페(http://cafe.naver.com/hoonycafe.cafe)로 문의 바랍니다.^^ 안녕~