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IPv4 vs IPv6 완전 비교

IPv4 주소 고갈 문제와 IPv6 도입 배경, 128비트 주소 표기 규칙, 헤더 차이, 전환 기술(Dual Stack·터널링)을 정리합니다.

· 6 min read · PALDYN Team

지난 글에서 IPv4 주소 구조와 사설/공인 IP를 살펴봤습니다. IPv4는 훌륭한 설계였지만, 32비트 주소 공간(약 43억 개)이 스마트폰·IoT 폭발적 성장으로 사실상 고갈됐습니다. IANA는 2011년 마지막 IPv4 블록을 배분했습니다. 이를 해결하기 위해 설계된 것이 IPv6입니다.

IPv4 주소 고갈 문제

IPv4 총 주소: 2^32 = 약 4,294,967,296 (43억 개)
전 세계 IoT 기기 (2024년 예측): 약 170억 개
인터넷 연결 스마트폰: 약 55억 대

→ 43억으로는 절대 부족

NAT(사설 IP + 공인 IP 1개 공유)로 임시 해결해왔지만, 종단 간 연결성을 깨고 복잡성을 높이는 문제가 있습니다.

IPv6란

IPv6는 1995년 IETF가 설계하고 1998년 RFC 2460으로 정식 표준화된 128비트 주소 체계입니다.

IPv6 총 주소: 2^128 = 약 3.4 × 10^38 개
= 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 개
= 지구 표면 1제곱미터당 약 665,570,793,348,866,943 개

사실상 무한에 가까운 주소 공간으로, NAT 없이 모든 장치가 전역 주소를 가질 수 있습니다.

IPv4 vs IPv6 핵심 비교

IPv4 vs IPv6 비교

IPv6 주소 표기

IPv6는 128비트를 16비트 8개 그룹으로 나눠 16진수로 표기합니다.

IPv6 주소 표기와 축약

전체:   2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0001
규칙 1: 2001:db8:0:0:0:0:0:1        (각 그룹 앞자리 0 생략)
규칙 2: 2001:db8::1                  (연속 0 그룹을 :: 로 1번만 축약)

:: 축약은 주소당 한 번만 가능합니다. 2001::db8::1처럼 두 번 쓰면 모호해집니다.

특수 IPv6 주소

::1              루프백 (IPv4의 127.0.0.1)
::               미지정 주소 (IPv4의 0.0.0.0)
fe80::/10        링크로컬 (자동 생성, 라우터 넘어가지 않음)
fc00::/7         고유 로컬 (Unique Local, IPv4 사설 주소 대응)
ff00::/8         멀티캐스트 (IPv6에는 브로드캐스트 없음)
2001:db8::/32    문서·예제용 예약 (RFC 3849)

IPv6 헤더 개선

IPv4 헤더는 20~60바이트로 가변적이지만, IPv6 기본 헤더는 정확히 40바이트 고정입니다.

IPv6 헤더 필드 (IPv4와 비교):
  Version(4) + Traffic Class(8) + Flow Label(20)
  Payload Length(16) + Next Header(8) + Hop Limit(8)
  Source Address(128) + Destination Address(128)

제거된 IPv4 필드:
  - Checksum: 하위 계층(이더넷)과 상위 계층(TCP)이 담당
  - Fragment 관련 필드: 라우터에서 단편화 금지 (송신 측이 담당)
  - IHL, Options: 확장 헤더(Extension Header)로 분리

라우터가 헤더 길이를 계산하거나 체크섬을 검증할 필요가 없어 처리 속도가 개선됩니다.

자동 주소 설정 — SLAAC

IPv6의 대표적 편의 기능은 SLAAC(Stateless Address Autoconfiguration) 입니다. DHCP 서버 없이도 자동으로 주소를 설정합니다.

SLAAC 동작:
1. 장치 부팅 시 fe80::/10 링크로컬 주소 자동 생성
   (MAC 주소로부터 EUI-64 방식으로 생성)

2. 라우터에게 Router Solicitation(RS) 전송
3. 라우터가 네트워크 프리픽스(예: 2001:db8::/64) 응답
4. 장치가 프리픽스 + 인터페이스 ID 결합으로 전역 주소 생성

IPv4 → IPv6 전환 기술

아직 인터넷 대부분이 IPv4를 사용하므로 전환 기술이 필요합니다.

1. Dual Stack (이중 스택)
   → 장치에 IPv4 + IPv6 주소 모두 부여
   → 상대방 지원에 따라 자동 선택 (가장 일반적)

2. 터널링 (Tunneling)
   → IPv6 패킷을 IPv4 패킷 안에 캡슐화해 전송
   → 6to4, 6in4, Teredo 등

3. NAT64 / DNS64
   → IPv6 전용 클라이언트가 IPv4 서버와 통신
   → DNS64가 A 레코드를 AAAA로 변환, NAT64가 패킷 변환

현재 IPv6 보급 현황

# 내 시스템의 IPv6 주소 확인
ip -6 addr show          # Linux
ifconfig | grep inet6    # macOS

# IPv6 연결 테스트
ping6 ::1                # 루프백 테스트
ping6 2001:4860:4860::8888  # Google DNS IPv6

Google의 IPv6 통계에 따르면 2024년 기준 전 세계 사용자의 약 45% 이상이 IPv6로 Google에 접속하고 있습니다. 한국은 LTE/5G의 IPv6 기본 채택으로 보급률이 높은 편입니다.

다음 글에서는 IPv4 주소를 효율적으로 분할하는 서브네팅(Subnetting) 을 다룹니다.

지난 글: IP 주소 지정 완전 이해

다음 글: 서브네팅 완전 이해


읽어주셔서 감사합니다. 😊