IPv4 vs IPv6 차이: 쉬운 설명과 장점, 단점

네트워크를 공부할 때 가장 먼저 접하게 되는 것 중 하나가 바로 인터넷 프로토콜에 관한 것인데요. IPv4(Internet Protocol version 4) 그리고 IPv6(Internet Protocol version 6)의 차이는 간단하게 알고 넘어가면 좋습니다. 현재 인터넷에서 사용되는 주요 프로토콜은 IPv4지만 이제 앞으로는 IPv6를 써야하거든요.

이 둘의 역할은 ‘장치 간의 데이터를 라우팅하고 전송’하는 것으로 동일하고, IPv4는 한정적이어서 이미 스마트폰, 테블릿 등 모바일 기기의 폭발적인 증가로 할당 가능한 주소가 고갈되어가고 있는데, IoT 시대가 본격화 되면 전세계 엄청난 수의 디바이스들에게 주소를 할당이 불가능해지기 때문에 사실상 무한대로 제공 가능한 IPv6로 넘어갈 수 밖에 없을 것 같아요.

IPv4 가장 큰 단점

IPv4는 1981년에 태어났고 당시에는 이런 시대가 올거라곤 상상도 못했을거예요. 2의 32제곱 = 총 43억개의 주소를 사용할 수 있는데, 설명을 위해 굉장히 단순화 해보면 우리만 보더라도 개인당 스마트폰 1대, 컴퓨터 1대는 거의 기본으로 사용하고 있죠. 그럼 전세계 인구 중 21.5억명만 폰과 컴퓨터 한대씩 IP 주소를 사용하면 더 사용할 수 있는 주소가 없게 되는거죠.

IPv6 장점

IP 주소의 부족함은 IPv6 사용하면 해결되나요? : 네!

IPv6는 128비트 주소 체계를 사용하며 340언데시틸리언(340억억억억 개 *숨 넘어감)의 IP 주소를 제공하기 때문에 이웃 행성에 외계인들이 있다면 함께 사용해도 될 정도 입니다 미래의 인터넷 연결 장치 수요를 충분히 충족시킬 수 있을 것입니다.

그럼 IPv6 단점은 뭐가 있을까요? 아직은 ‘호환성’ 문제가 있습니다. 굳이 비유하자면 전기차 같은 느낌이랄까요?

IPv4 vs IPv6 차이

네트워크 성능

IPv4의 헤더 크기가 작아서 좀 더 민첩하다고 할 수 있지만 오래된 시스템이고 한정된 자원을 잘 써야하다보니 NAT(Network Address Translation)이라는 것도 사용해야 합니다. NAT의 탄생 자체가 IP 주소의 부족 문제를 해결하기 위함이예요.

저는 처음에 DHCP랑 같은거 아니야? 라고 생각했는데, 이 부분을 자세히 설명하면 내용이 길어지니 제가 아는 짧은 지식으로 최대한 간단하게 설명드리면 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)의 목적은 ‘내부 네트워크 장치’들을 위한 IP 주소 할당이며 나의 네트워크 내에서 작동합니다. 반면에 NAT은 사설 IP 주소를 공용 IP 주소로 변환하며 외부 네트워크(인터넷)과 통신을 가능하게 합니다.

주소 할당, 주소 변환의 차이로 개념을 이해하시고 공부 시작하시면 좋을 것 같아요. (저도 깊은 이해는 하지 못해 더 좋은 설명을 못해드립니다.)

NAT이란?

NAT을 쉽게 이해하기 위해서는 멀티탭을 생각하시면 됩니다. 컴퓨터 본체, 모니터, 공유기, USB 충전 허브 등등 꽂아야할 전원 코드가 여러개인데 벽면 콘센트는 1구 혹은 2구라면 멀티탭을 사용해야겠죠. 한 콘센트에 여러 장치를 연결하여 전기를 사용할 수 있듯이, NAT는 하나의 공인 IP 주소로 연결되어 있는 여러대의 장치가 인터넷을 사용할 수 있도록 해주는거예요.

NAT 사용시 Translation 단계를 거치다보니 Latency가 조금이라도 더 증가하는 것은 어쩔 수 없는 약간의 단점도 있습니다.

IPv6는 NAT 필요없나요?

IPv6는 한 사람이 수십대, 수백대를 사용해도 차고 넘치기 때문에 NAT이 필요없습니다. 그래서 중간에서 따로 분배할 필요도 없어 훨씬 더 효율적인 라우팅이 가능하죠.

이와 관련해 현재 IPv4 IP 주소 고갈 문제로 해외 일부 통신사에서는 Carrier-Grade NAT(CGNAT)를 사용하기도 합니다. 여러 사용자에게 하나의 공용 IP 주소를 할당하는 방식으로, IP 주소 부족 문제를 해결하는 데 도움을 주지만 성능 및 기능 제한, 호환성, P2P 등의 문제가 생길 수 있습니다. 아이피 주소 고갈이 미래의 문제가 아니라는거죠.

보안

IPv4의 NAT가 제공하는 보안 이점, 예를 들어 내부 네트워크 구조를 숨기거나 주소가 마스킹 되는 장점이 있어 IPv6는 보안상 덜 안전하지 않냐는 의견도 있습니다.

이에 관해 RFC 4864 문서 등에 의하면 IPv6에서는 Stateful IPv6 firewall, 주소 무작위화, Privacy extensions 등의 기술을 사용하여 NAT의 보안 역할을 대신할 수 있다고 합니다. IPv6는 종단 간 연결성을 복원하는 것을 목표로 설계되었으며, IPv4에서 NAT에 의존하던 방식과는 다른 방법으로 보안을 보장한데요.

최상위급 공대 형님들이 다 알아서 해주실겁니다.

VPN 그리고 IPv6

VPN 유저분들은 설정에서 IPv6 유출(누수) 방지 기능을 보셨을텐데요. 아직은 IPv6로 완전 대체되지 않았기 때문에 호환성 문제로 IPv6 Leak 문제가 발생할 가능성이 존재합니다.

IPv6 유출은 IPv4와 IPv6가 모두 활성화되어 있는 상태에서 VPN에 연결되어 있을 때, VPN이 IPv6 트래픽을 터널로 라우팅하지 않는 경우에 발생할 수 있습니다.

다른 변수도 있겠지만 핵심은 호환되지 않는 상황에서 유출이 될 수 있다는 것 입니다. 다른 종류의 파이프가 연결되는 부분이 확실하게 딱 맞지 않아서 물이 샐 수 있는 상황에 비유하면 조금 더 이해가 편할 것 같습니다.

IPv6 현재 얼마나 사용중일까?

현재 IPv6 시대는 얼마나 가까워졌을까요? 생각보다 빠르게 바뀌고 있는 것 같습니다.

Google에 의하면 2024년 10월 기준으로 약 46%정도로 나옵니다. 이제 거의 중간 지점까지 왔네요. 2020년에 30% 지점을 통과했으니 나름 기업과 국가들도 빠르게 움직이는 것 같아요.

놀랍게도 가장 빠르게 진행되는 국가는 독일, 프랑스 75% 정도로 선두그룹이고 그 다음이 인도가 72% 였어요. 그리고 러시아가 60%로 생각보다 빠르네요. 미국은 48.5%밖에 안됩니다.

그럼 한국 IPv6 적용 상황은 어떨까요? 저는 스피드 강국 대한민국이라 그래도 상위그룹이겠지? 라고 생각했는데

17.8% 라니..

참고로 일본이 52.5% 정도.. 몽골이 32% 입니다. 베트남 55%, 태국 45% 이게 집계가 잘 못 된걸까요?

IPv6는 IoT 그리고 5G, 6G 시대에 걸맞는 인터넷 환경을 위해 남들보다 많이 앞서가진 않더라도 최소한 어느정도 속도는 맞춰야할거라 생각하는데요. 대표적인 IT 강국이라 불렸던 한국이 언젠가부턴 ‘내가 왕년에 잘나갔었어’라고 말하는 어르신처럼 느껴지고 있습니다. 과학 기술 예산도 날려버린 지금의 한국 정부에 기대할 것이 없긴 하지만요..