시스코 교육 200-125 CCNA v3.0. 24일 IPv6 프로토콜

오늘 우리는 IPv6 프로토콜을 공부할 것입니다. CCNA 과정의 이전 버전은 이 프로토콜에 대한 자세한 숙지가 필요하지 않았지만 세 번째 버전 200-125에서는 시험에 합격하기 위해 심층 연구가 필요합니다. IPv6 프로토콜은 오래 전에 개발되었지만 오랫동안 널리 사용되지 않았습니다. 유비쿼터스 IPv4 프로토콜의 단점을 제거하기 위한 것이므로 향후 인터넷 개발에 매우 ​​중요합니다.

IPv6 프로토콜은 다소 광범위한 주제이므로 24일차와 25일차의 두 비디오 자습서로 나누었습니다. 첫 번째 날에는 기본 개념에 집중하고 두 번째 날에는 Cisco용 IPv6 IP 주소 구성을 살펴보겠습니다. 장치. 오늘은 평소와 같이 IPv6의 필요성, IPv6 주소 형식 및 IPv6 주소 유형의 세 가지 주제를 다룰 것입니다.

지금까지 수업에서 우리는 v4 IP 주소를 사용해 왔으며 매우 단순해 보인다는 사실에 익숙합니다. 이 슬라이드에 표시된 주소를 보았을 때 귀하는 그것이 무엇에 관한 것인지 완벽하게 이해했습니다.

그러나 v6 IP 주소는 상당히 다르게 보입니다. 이 버전의 인터넷 프로토콜에서 주소가 생성되는 방식에 익숙하지 않은 경우 먼저 이러한 유형의 IP 주소가 많은 공간을 차지한다는 사실에 놀랄 것입니다. 프로토콜의 네 번째 버전에서는 4개의 십진수만 있었고 모든 것이 간단했지만 특정 Mr. X에게 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e와 같은 새 IP 주소를 알려야 한다고 상상해 보십시오. :0370: 7334.

하지만 걱정하지 마세요. 이 비디오 자습서가 끝나면 훨씬 더 나은 위치에 있을 것입니다. 먼저 IPv6를 사용해야 하는 이유를 살펴보겠습니다.

오늘날 대부분의 사람들은 IPv4를 사용하고 있으며 매우 만족하고 있습니다. 새 버전으로 업그레이드해야 하는 이유는 무엇입니까? 첫째, 버전 4 IP 주소는 32비트 길이입니다. 이를 통해 인터넷에서 약 4억 개의 주소, 즉 정확한 IP 주소 수는 232개를 생성할 수 있습니다. IPv4 생성 당시 개발자들은 이 주소 수가 충분하다고 믿었습니다. 이 버전의 주소는 활성 클래스 A, B, C와 예비 클래스 D(멀티캐스팅) 및 E(연구)의 5개 클래스로 나뉩니다. 따라서 작동하는 IP 주소의 수는 75억 개 중 4%에 불과했지만 프로토콜 작성자는 이것이 모든 인류에게 충분할 것이라고 확신했습니다. 그러나 인터넷의 급속한 발전으로 무료 IP 주소의 부족이 매년 체감되기 시작했고 NAT 기술을 사용하지 않았다면 무료 IPv4 주소는 오래 전에 끝났을 것입니다. 사실 NAT는 이 인터넷 프로토콜의 구원자가 되었습니다. 그렇기 때문에 4번째 버전의 단점이 없는 새로운 버전의 인터넷 프로토콜을 만들어야 했습니다. 버전 5에서 버전 1,2으로 바로 건너뛴 이유를 물을 수 있습니다. 이는 버전 3 및 XNUMX과 마찬가지로 버전 XNUMX가 실험적이었기 때문입니다.

따라서 v6 IP 주소에는 128비트 주소 공간이 있습니다. 가능한 IP 주소의 수가 몇 번이나 증가했다고 생각하십니까? 아마도 "4번!"이라고 말할 것입니다. 하지만 그렇지 않습니다. 234는 이미 4의 232배이기 때문입니다. 따라서 2128은 엄청나게 큽니다. 340282366920938463463374607431768211456과 같습니다. 이것이 IPv6를 통해 사용 가능한 IP 주소의 수입니다. 즉, 자동차, 전화, 손목시계 등 원하는 모든 것에 IP 주소를 할당할 수 있습니다. 현대인은 노트북, 여러 대의 스마트폰, 스마트 시계, 스마트 홈(인터넷에 연결된 TV, 인터넷에 연결된 세탁기, 인터넷에 연결된 집 전체)을 가질 수 있습니다. 이 주소 수는 Cisco에서 지원하는 "Internet of Things" 개념을 허용합니다. 이것은 당신의 삶의 모든 것이 인터넷에 연결되어 있고 모두 자신의 IP 주소가 필요하다는 것을 의미합니다. IPv6을 사용하면 가능합니다! 지구상의 모든 사람은 자신의 장치에 대해 이 버전의 수백만 개의 주소를 사용할 수 있으며 여전히 무료 주소가 너무 많을 것입니다. 기술이 어떻게 발전할지 예측할 수는 없지만 인류가 지구상에 단 한 대의 컴퓨터만 남게 되는 시대는 오지 않기를 바랄 수 있습니다. IPv1가 아주 오랫동안 존재할 것이라고 가정할 수 있습니다. 여섯 번째 버전의 IP 주소 형식이 무엇인지 살펴보겠습니다.

이 주소는 8개의 4진수 그룹으로 표시됩니다. 즉, 주소의 각 문자 길이는 4비트이므로 이러한 문자 16개의 각 그룹은 128비트 길이이고 전체 주소 길이는 4비트입니다. 4자로 구성된 각 그룹은 점으로 그룹을 구분한 IPv1 주소와 달리 콜론으로 다음 그룹과 구분됩니다. 점은 숫자의 십진수 표현이기 때문입니다. 이러한 주소는 기억하기 쉽지 않기 때문에 축약에 대한 몇 가지 규칙이 있습니다. 첫 번째 규칙에 따르면 모든 XNUMX의 그룹은 이중 콜론으로 대체될 수 있습니다. 유사한 작업은 각 IP 주소에 대해 한 번만 수행할 수 있습니다. 그게 무슨 뜻인지 봅시다.

보시다시피 주어진 주소 예제에는 4이 0000개인 그룹이 0000개 있습니다. 이러한 0000:2:5 그룹을 구분하는 총 콜론 수는 4입니다. 따라서 이중 콜론 ::을 사용하면 8 그룹이 이 주소 위치에 있음을 의미합니다. 그렇다면 이 이중 콜론이 나타내는 3의 그룹이 몇 개인지 어떻게 알 수 있습니까? 주소의 축약형을 보면 4글자 XNUMX그룹으로 셀 수 있습니다. 그러나 전체 주소가 XNUMX개의 그룹으로 구성되어 있음을 알고 있으므로 이중 콜론은 XNUMX이 XNUMX개인 XNUMX개의 그룹을 의미합니다. 이것은 축약된 주소 형식의 첫 번째 규칙입니다.

두 번째 규칙은 각 문자 그룹에서 선행 6을 버릴 수 있다는 것입니다. 예를 들어, 주소의 긴 형식의 04번째 그룹은 4FF처럼 보이고 축약된 형식은 앞에 오는 4을 삭제했기 때문에 04FF처럼 보입니다. 따라서 항목 XNUMXFF는 XNUMXFF 이상을 의미하지 않습니다.

이러한 규칙을 사용하면 모든 IP 주소를 줄일 수 있습니다. 하지만, 단축 후에도 이 주소는 그다지 짧아 보이지 않습니다. 나중에 우리는 당신이 그것에 대해 무엇을 할 수 있는지 살펴볼 것입니다. 지금은 이 두 가지 규칙을 기억하십시오.

IPv4 및 IPv6 주소 헤더가 무엇인지 살펴보겠습니다.

인터넷에서 가져온 이 사진은 두 헤더의 차이점을 잘 설명합니다. 보시다시피 IPv4 주소 헤더는 IPv6 헤더보다 훨씬 더 복잡하고 더 많은 정보를 포함합니다. 헤더가 복잡한 경우 라우터는 라우팅 결정을 내리기 위해 헤더를 처리하는 데 더 많은 시간을 소비하므로 여섯 번째 버전의 간단한 IP 주소를 사용하면 라우터가 더 효율적으로 작동합니다. 이것이 IPv6가 IPv4보다 훨씬 나은 이유입니다.

4에서 0비트까지의 IPv31 헤더 길이는 32비트를 차지합니다. Options 및 Padding의 마지막 줄을 제외하고 버전 4 IP 주소는 20바이트 주소이므로 최소 크기는 20바이트입니다. 여섯 번째 버전의 주소 길이는 최소 크기가 없으며 이러한 주소의 길이는 40바이트로 고정되어 있습니다.

IPv4 헤더에서 버전이 먼저 오고 IHL 헤더의 길이가 그 뒤에 옵니다. 기본값은 20바이트이지만 헤더에 추가 옵션 정보를 지정하면 더 길어질 수 있습니다. Wireshark를 사용하면 버전 값 4와 IHL 값 5를 읽을 수 있습니다. 즉, 옵션 블록은 포함하지 않고 각각 4바이트(32비트)의 수직 블록 XNUMX개를 의미합니다.

서비스 유형은 음성 트래픽이 다른 유형의 트래픽보다 우선하므로 음성 패킷 또는 데이터 패킷과 같은 패킷의 특성을 나타냅니다. 즉, 이 필드는 트래픽의 우선 순위를 나타냅니다. 총 길이는 헤더 길이 20바이트에 전송 중인 데이터인 페이로드 길이를 더한 값입니다. 50바이트이면 전체 길이는 70바이트가 됩니다. 식별 패킷은 헤더 체크섬 헤더의 체크섬 매개 변수를 사용하여 패킷의 무결성을 확인하는 데 사용됩니다. 패키지가 5개의 부분으로 분할된 경우 각 부분은 동일한 식별자(조각 오프셋 조각 오프셋)를 가져야 하며 0에서 4까지의 값을 가질 수 있으며 패키지의 각 조각은 동일한 오프셋 값을 가져야 합니다. 플래그는 조각 이동이 허용되는지 여부를 나타냅니다. 데이터 조각화가 발생하지 않도록 하려면 DF - 조각화 안 함 플래그를 설정합니다. 플래그 MF - 더 많은 조각이 있습니다. 즉, 첫 번째 패킷이 5개 조각으로 분할되면 두 번째 패킷은 0으로 설정되어 더 이상 조각이 없음을 의미합니다! 이 경우 첫 번째 패키지의 마지막 조각은 4로 표시되므로 수신 장치는 패키지를 쉽게 분해할 수 있습니다. 즉, 조각 모음을 적용할 수 있습니다.

이 슬라이드에 사용된 색상에 주의하십시오. IPv6 헤더에서 제외된 필드는 빨간색으로 표시됩니다. 파란색은 프로토콜의 6번째에서 XNUMX번째 버전으로 전달된 파라미터를 수정된 형태로 나타냅니다. 노란색 상자는 두 버전에서 변경되지 않았습니다. 녹색은 IPvXNUMX에서만 처음 등장한 필드를 나타냅니다.

최신 데이터 전송 조건에서 조각화가 발생하지 않고 체크섬 확인이 필요하지 않기 때문에 식별, 플래그, 조각 오프셋 및 헤더 체크섬 필드가 제거되었습니다. 수년 전에는 데이터 전송 속도가 느렸을 때 조각화가 매우 일반적이었지만 오늘날에는 802.3바이트 MTU의 IEEE 1500 이더넷이 보편적이며 조각화가 더 이상 발생하지 않습니다.

TTL(Packet Time to Live)은 카운트다운 카운터입니다. TTL이 0에 도달하면 패킷이 삭제됩니다. 사실 이것은 이 네트워크에서 만들 수 있는 최대 홉 수입니다. 프로토콜 필드는 네트워크에서 사용 중인 프로토콜(TCP 또는 UDP)을 나타냅니다.

헤더 체크섬은 더 이상 사용되지 않는 매개변수이므로 새 버전의 프로토콜에서 제거되었습니다. 다음은 32비트 소스 주소 및 32비트 대상 주소 필드입니다. 옵션 행에 정보가 있으면 IHL 값이 5에서 6으로 변경되어 헤더에 추가 필드가 있음을 나타냅니다.
IPv6 헤더도 버전 버전을 사용하며 트래픽 클래스는 IPv4 헤더의 Type of Service 필드에 해당합니다. 흐름 레이블은 트래픽 클래스와 유사하며 동종 패킷 흐름의 라우팅을 단순화하는 데 사용됩니다. 페이로드 길이는 페이로드의 길이, 즉 헤더 아래 필드에 위치한 데이터 필드의 크기를 의미한다. 헤더 자체의 길이인 40바이트는 일정하므로 어디에도 언급되지 않습니다.

다음 헤더 필드인 Next Header는 다음 패킷이 가질 헤더 유형을 나타냅니다. 이것은 다음 전송 프로토콜(TCP, UDP 등)의 유형을 설정하고 향후 데이터 전송 기술에서 큰 수요가 있을 매우 유용한 기능입니다. 자체 프로토콜을 사용하더라도 다음 프로토콜이 무엇인지 알 수 있습니다.

홉 제한 또는 홉 제한은 IPv4 헤더의 TTL과 유사하며 라우팅 루프를 방지하는 메커니즘입니다. 다음은 128비트 소스 주소 및 128비트 대상 주소 필드입니다. 전체 헤더의 크기는 40바이트입니다. 내가 말했듯이 IPv6은 IPv4보다 훨씬 간단하고 라우터 라우팅 결정에 훨씬 더 효율적입니다.
IPv6 주소의 유형을 고려하십시오. 우리는 유니캐스트가 무엇인지 알고 있습니다. 한 장치가 다른 장치에 직접 연결되어 있고 두 장치가 서로 간에만 통신할 수 있는 직접 전송입니다. 멀티캐스트는 브로드캐스트 전송이며 여러 장치가 동시에 하나의 장치와 통신할 수 있고, 차례로 여러 장치와 동시에 통신할 수 있음을 의미합니다. 이런 의미에서 멀티캐스트는 신호가 모든 곳에 분산되는 라디오 방송국과 같습니다. 특정 채널을 들으려면 라디오를 특정 주파수에 맞춰야 합니다. RIP 프로토콜에 대한 비디오 자습서를 기억한다면 이 프로토콜이 브로드캐스트 도메인 255.255.255.255를 사용하여 모든 서브넷이 연결된 업데이트를 배포한다는 것을 알고 있습니다. 그러나 RIP 프로토콜을 사용하는 장치만 이러한 업데이트를 수신합니다.

IPv4에서 볼 수 없었던 또 다른 유형의 브로드캐스트는 Anycast라고 합니다. 동일한 IP 주소를 가진 여러 장치가 있을 때 사용되며 수신자 그룹에서 가장 가까운 목적지로 패킷을 보낼 수 있습니다.

CDN 네트워크가 있는 인터넷의 경우 YouTube 서비스를 예로 들 수 있습니다. 이 서비스는 세계 여러 지역의 많은 사람들이 사용하지만 이것이 모두 캘리포니아에 있는 회사 서버에 직접 연결된다는 의미는 아닙니다. YouTube 서비스에는 전 세계에 많은 서버가 있습니다. 예를 들어 제 인도 YouTube 서버는 싱가포르에 있습니다. 마찬가지로 IPv6 프로토콜에는 지리적으로 분산된 네트워크 구조, 즉 Anycast를 사용하여 CDN 전송을 구현하기 위한 메커니즘이 내장되어 있습니다.

보시다시피 여기에는 브로드캐스트라는 또 다른 브로드캐스트 유형이 없습니다. IPv6에서는 사용하지 않기 때문입니다. 그러나 이 프로토콜의 멀티캐스트는 IPv4의 브로드캐스트와 유사하게 작동하지만 더 효율적인 방식입니다.

프로토콜의 여섯 번째 버전은 링크 로컬, 고유 사이트 로컬 및 글로벌의 세 가지 유형의 주소를 사용합니다. IPv4에서는 하나의 인터페이스에 IP 주소가 하나만 있다는 것을 기억합니다. 두 개의 라우터가 서로 연결되어 있다고 가정해 보겠습니다. 따라서 각 연결 인터페이스에는 IP 주소가 1개만 있습니다. IPv6를 사용하는 경우 각 인터페이스는 자동으로 링크 로컬 IP 주소를 받습니다. 이 주소는 FE80::으로 시작합니다./64.

이러한 IP 주소는 로컬 연결에만 사용됩니다. Windows로 작업하는 사람들은 169.254.X.X와 같은 매우 유사한 주소를 알고 있습니다. 이 주소는 IPv4 프로토콜에 의해 자동으로 구성되는 주소입니다.

컴퓨터가 DHCP 서버에 IP 주소를 요청하지만 어떤 이유로 통신할 수 없는 경우 Microsoft 장치에는 컴퓨터가 자신에게 IP 주소를 할당할 수 있는 메커니즘이 있습니다. 이 경우 주소는 169.254.1.1과 같습니다. 컴퓨터, 스위치 및 라우터가 있으면 비슷한 상황이 발생합니다. 라우터가 DHCP 서버로부터 IP 주소를 받지 못하고 동일한 IP 주소 169.254.1.1을 자동으로 할당했다고 가정합니다. 그런 다음 스위치를 통해 네트워크를 통해 ARP 브로드캐스트 요청을 보내고 일부 네트워크 장치에 이 주소가 있는지 묻습니다. 요청을 받으면 컴퓨터는 "예, 정확히 동일한 IP 주소를 가지고 있습니다!"라고 대답합니다. 그 후 라우터는 169.254.10.10과 같은 새로운 임의의 주소를 할당하고 다시 ARP 요청을 보냅니다. 네트워크.

아무도 자신의 주소가 같다고 보고하지 않으면 자신의 주소 169.254.10.10을 유지합니다. 따라서 로컬 네트워크의 장치는 서로 통신하기 위해 IP 주소를 자동으로 할당하는 메커니즘을 사용하여 DHCP 서버를 전혀 사용하지 않을 수 있습니다. 이것이 바로 우리가 여러 번 보았지만 사용한 적이 없는 IP 주소 자동 구성입니다.

마찬가지로 IPv6에는 FE80::으로 시작하는 링크 로컬 IP 주소를 할당하는 메커니즘이 있습니다. 슬래시(64)는 네트워크 주소와 호스트 주소의 분리를 의미합니다. 이 경우 첫 번째 64는 네트워크를 의미하고 두 번째 64는 호스트를 의미합니다.

FE80::은 FE80.0.0.0/과 같은 주소를 의미하며 여기서 슬래시 뒤에는 호스트 주소의 일부가 옵니다. 이 주소는 장치와 장치에 연결된 인터페이스에서 동일하지 않으며 자동으로 구성됩니다. 이 경우 호스트 부분은 MAC 주소를 사용합니다. 아시다시피 MAC 주소는 48개의 6진수로 구성된 2개의 블록으로 구성된 3비트 IP 주소입니다. Microsoft는 이러한 시스템을 사용하고 Cisco는 4개의 XNUMX진수 숫자 블록 XNUMX개를 사용합니다.

이 예에서는 11:22:33:44:55:66 형식의 Microsoft 시퀀스를 사용합니다. 장치의 MAC 주소를 어떻게 할당합니까? MAC 주소인 호스트 주소의 이 숫자 시퀀스는 두 부분으로 나뉩니다. 왼쪽에는 11:22:33의 세 그룹, 오른쪽에는 44:55:66의 세 그룹, FF 및 FE가 그들 사이에 추가됩니다. 이렇게 하면 호스트 IP 주소의 64비트 블록이 생성됩니다.

아시다시피 시퀀스 11:22:33:44:55:66은 각 장치에 대해 고유한 MAC 주소입니다. 두 숫자 그룹 사이에 FF:FE MAC 주소를 설정하여 이 장치에 대한 고유한 IP 주소를 얻습니다. 이것은 특별한 구성과 특별한 서버없이 이웃 간의 통신을 설정하는 데만 사용되는 로컬 링크 유형의 IP 주소가 생성되는 방식입니다. 이러한 IP 주소는 하나의 네트워크 세그먼트 내에서만 사용할 수 있으며 이 세그먼트 외부의 외부 통신에는 사용할 수 없습니다.

다음 유형의 주소는 4/10.0.0.0, 8/172.16.0.0 및 12/192.168.0.0과 같은 개인 IPv16 IP 주소에 해당하는 고유 사이트 로컬 범위입니다. 내부 사설 및 외부 공용 IP 주소를 사용하는 이유는 이전 수업에서 이야기한 NAT 기술 때문입니다. 고유 사이트 로컬 범위는 내부 IP 주소를 생성하는 기술입니다. "Imran, 각 장치가 고유한 IP 주소를 가질 수 있다고 말했기 때문에 우리가 IPv6로 전환한 이유입니다."라고 말할 수 있습니다. 그러나 일부 사람들은 보안상의 이유로 내부 IP 주소 개념을 선호합니다. 이 경우 NAT를 방화벽으로 사용하며, 외부 장치는 외부 인터넷에서 접근할 수 없는 로컬 IP 주소를 가지고 있기 때문에 네트워크 내부에 있는 장치와 임의로 통신할 수 없습니다. 그러나 NAT는 ESP 프로토콜과 같은 VPN에 많은 문제를 일으킵니다. IPv4는 보안을 위해 IPSec을 사용했지만 IPv6에는 보안 메커니즘이 내장되어 있어 내부 IP 주소와 외부 IP 주소 간의 통신이 매우 쉽습니다.

이를 위해 IPv6에는 두 가지 유형의 주소가 있습니다. 고유 로컬 주소는 IPv4 내부 IP 주소에 해당하고 글로벌 주소는 IPv4 외부 주소에 해당합니다. 많은 사람들이 고유 로컬 주소를 전혀 사용하지 않기로 선택하고 다른 사람들은 고유 로컬 주소 없이는 할 수 없기 때문에 이것은 끊임없는 논쟁의 주제입니다. 주로 이동성 측면에서 외부 IP 주소만 사용하면 훨씬 더 많은 이점을 얻을 수 있다고 생각합니다. 예를 들어 내 장치는 내가 방갈로르에 있든 뉴욕에 있든 동일한 IP 주소를 갖게 되므로 전 세계 어디에서나 내 장치를 쉽게 사용할 수 있습니다.

내가 말했듯이 IPv6에는 사무실 위치와 장치 간에 보안 VPN 터널을 생성할 수 있는 보안 메커니즘이 내장되어 있습니다. 이전에는 이러한 VPN 터널을 생성하기 위해 외부 메커니즘이 필요했지만 IPv6에서는 이것이 내장된 표준 메커니즘입니다.

오늘 충분한 주제에 대해 논의했으므로 다음 비디오에서 IP 인터넷 프로토콜의 여섯 번째 버전에 대한 논의를 계속하기 위해 수업을 중단하겠습니다. 숙제로 6진수 체계가 무엇인지 잘 공부하도록 부탁드리겠습니다. IPv1111를 이해하기 위해서는 XNUMX진수 체계를 XNUMX진수로 변환하는 것과 그 반대로 변환하는 것을 이해하는 것이 매우 중요하기 때문입니다. 예를 들어 XNUMX=F 등을 알고 있어야 합니다. Google에 정렬을 요청하면 됩니다. 다음 비디오 자습서에서는 그러한 변형으로 연습하려고 노력할 것입니다. 다루는 주제에 대해 질문이 없도록 오늘의 비디오 자습서를 여러 번 시청하는 것이 좋습니다.

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출처 : habr.com