전기전자/정보통신

Nikkei Networks_2024.4 (p29~37)

IPv6의 파도에 올라타라
IP주소의 주역이 교체

Part 1. 동향
v6의 보급을 공존 기술이 지원

인터넷을 뒷받침하는 통신 프로토콜인 IP(Internet Protocol)의 주역이 드디어 교체된다. 지금까지 널리 사용되어 온 IPv4를 대신해 차기 규격인 IPv6의 채택이 추진되고 있다.

올 2월에는 일본에서의 IPv6 이용률이 50%를 넘어섰다는 조사 결과도 나왔다. 구글은 자사의 각종 서비스에 IPv6로 접속하고 있는 유저의 비율을 조사해 그 결과를 공개했다. 그 조사에 따르면, 일본에서의 IPv6 이용률은 2월 22일 시점에서 50.57%에 달했다. 세계 전체에서의 IPv6 이용률도 2월 17일 시점에서 45.35%로 50%에 육박했다. 10년 전인 2014년에는 전 세계적으로 3% 정도밖에 이용되지 않았다.

이 외에도 IPv6의 침투를 나타내는 데이터는 많다. 예를 들면, 인터넷이니셔티브(IIJ)는 자사 서버가 취득한 인터넷상의 모든 경로 정보(풀 루트)를 공개하고 있다. 그 가운데 IPv6로 구축된 경로 수는 2023년 9월 시점에서 17만 9,510개 경로에 이른다. 2014년 9월 시점에는 1만 8,543개 경로로, IPv6의 경로 수는 10년 만에 약 10배로 증가했다.

-- IPv4의 고갈 문제를 해소 --
IPv6의 최초 사양은 1995년에 책정되었다. IPv4의 IP 주소(IPv4 주소)가 고갈되는 우려를 해소할 목적으로 탄생했다.

IPv4 주소는 ‘0’ 또는 ‘1’을 32개 나열한 32bit로 표기한다. 이것을 ‘IPv4 의 주소 길이는 32bit’라고 표현한다. 할당되는 주소 수는 최대 2의 32제곱 개, 즉 약 43억 개이다.

43억 개라고 하면 충분한 숫자라고 생각될 수 있다. 하지만, 전 세계 인구(약 80억 명)에는 미치지 못한다는 계산이 된다. 여기에 CCTV나 가전 등 IoT(Internet of Things) 기기가 늘어나게 되면 43억 개로는 부족할 것이 분명하다.

차기 규격인 IPv6의 주소 길이는 128bit로 확대되었다. 이에 따라 할당되는 수는 2의 128제곱 개인 약 340간(澗)개가 되었다.

IPv6에서 할당되는 주소의 수는 IPv4 보다 29 자리 수나 많다. 작성할 수 있는 IPv4 주소의 수를 직경 32cm의 비치 볼의 부피에 비유하면, IPv6의 IP주소(IPv6 주소)의 수는 직경 140만 km의 태양의 부피에 해당한다. 사실상 무제한으로 할당된다고 생각해도 좋다.

-- ‘중고’ v4 주소의 가격 폭등 --
하지만, IPv6가 등장하고 나서 한동안 도입이 그다지 추진되지 않았다. IPv4와 IPv6에 호환성이 없기 때문이다.

지금까지 IPv4로 통신하던 단말기로 IPv6에 의한 통신을 시작하려면 새롭게 IPv6 주소를 다시 할당 받지 않으면 안 된다. IPv6로 전환하는 것만으로는 기존의 IPv4를 기반으로 한 네트워크를 이용할 수 없게 되는 문제도 있었다. 또한 복수의 단말기로 IP 주소를 공용할 수 있도록 하는 ‘NAT(Network Address Translation)’ 등의 기술로 IPv4 주소 사용을 어느 정도 연장할 수 있었던 것도 IPv6 도입이 추진되지 못한 요인이 되었다.

하지만 IPv4 주소의 고갈이 진행되면서 2011년에는 세계적으로 고갈 현상이 명확해졌다. IANA(Internet Assigned Numbers Authority)가 같은 해 2월, 신규로 할당되는 IPv4 주소가 고갈되었다고 공표한 것이다.

아시아태평양 지역의 IP 주소를 관리하는 APNIC(Asia Pacific Network Information Centre)가 보유한 IPv4 주소의 재고는 2011년 4월에 고갈되었다. 이것은 일본의 IP 주소도 고갈되었다는 것을 의미한다. 일본의 IP 주소를 관리하는 JPNIC은 IP 주소의 재고를 APNIC과 공유하고 있었기 때문이다.

IPv4 주소의 재고가 고갈되었기 때문에 인터넷 사업자(ISP: Internet Service Provider) 등이 대량으로 IPv4 주소를 조달하려면, 이미 사용되고 있는 ‘중고’를 구입할 수 밖에 없게 되었다. 그 결과 IPv4 주소의 조달 가격은 서서히 높아졌다. IP 주소의 옥션 사이트 ‘IPv4.Global’에 따르면, IPv4 주소 1개당 가격은 2014년 6월 시점에서 6.75달러. 이것이 2022년 11월에는 약 60달러로 상승했다.

이처럼 가격이 폭등함에 따라 이용자에게 응분의 부담을 요구하는 사업자도 나왔다. 예를 들면, 아마존웹서비스(AWS)는 올 2월부터 글로벌 IP 주소의 이용료를 청구하고 있다.

-- v4와 v6를 공존시키는 3가지 기술 --
IPv4 주소의 재고 고갈이 뚜렷해짐에 따라 ISP나 네트워크기기 업체 등은 IPv6의 보급을 본격적으로 추진하게 되었다. 그것을 지원하는 것이 IPv4와 IPv6의 공존 기술이다. IPv6 주소를 사용하는 네트워크를 정비하면서 기존의 IPv4 주소 네트워크에도 접속할 수 있도록 하는 기술이다.

공존 기술은 크게 3가지이다. 하나는 듀얼스택(Dual Stack)이다. PC나 라우터 등의 기기에 IPv4 주소와 IPv6 주소 모두를 할당하는 기술이다. 듀얼스택 단말기는 IPv4에만 대응하는 상대와 통신할 때는 IPv4로, IPv6에만 대응하는 상대와는 IPv6로 통신할 수 있다.

두 번째는 '터널링(Tunneling)'이다. 본 특집에서는 주로 IPv4 패킷을 IPv6 패킷으로 캡슐화해 통신하는 기술을 가리킨다. ‘IPv4 over IPv6’라고 불린다. 자사의 네트워크나 단말기가 IPv4에만 대응하고 있는 경우에도 IPv6의 네트워크를 경유해 통신할 수 있게 된다.

세 번째는 '트랜스레이터(Translator)'이다. IPv4에 의한 통신과 IPv6에 의한 통신을 게이트웨이 등을 통해 변환해 상호 통신할 수 있도록 한다.

지금부터는 IPv6 주소의 구조 및 표기 방법과 같은 기본을 확인해보자. 또한 IPv4와 IPv6 를 공존시키는 기술의 구조도 자세하게 살펴보자.

Part 2. 구조
긴 주소를 16진수로 짧게 표기, 헤더는 v4보다 간소하게

IPv4 와 IPv6 의 주소에는 크게 3가지 차이가 있다. 첫 번째는 주소의 길이다. Part1에서 언급한 대로, IPv6는 방대한 수의 IP 주소를 확보하기 위해 주소 공간을 128bit로 표현했다.

Part 3. 활용
3종류의 주소를 자유자재로 구분해 사용, 할당하는 역할은 DHCP뿐만이 아니다

Part 3에서는 IPv6 주소를 통신에서 활용할 때에 파악해야 할 2가지 구조에 주목한다. 하나는 IP 주소의 종류이다. IPv4와 마찬가지로 IPv6 주소도 여러 종류를 나누어 사용한다.

Part 4. 공존의 구조
이도류·터널·주소 변환이란 3가지 기술로 혼재기를 극복

단말기와 네트워크 기기의 IPv6 대응이 추진되고 있는 한편, 웹 서비스 측의 대응은 그다지 추진되고 있지 않다. 총무성에 따르면, 국내 웹 콘텐츠 사업자가 운영하는 웹 사이트 가운데, IPv6에 대응하는 비율은 2023년 1월 시점에서 9.8%에 불과하다. IPv4와 IPv6의 혼재기는 당분간 계속 되기 때문에 양 자를 공존시킬 수 있는 기술 습득이 불가결하다.

-- 끝 --

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