IPv6와 6LowPAN

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IP란 무엇인가?

디지털 통신 네트워크는 전통적으로 오른쪽 그림과 같이 많은 통신 주체들이 다른 주체들과 통신하고자 할 때 하나의 물리적 채널을 통해서도 세계 전역에 있는 다른 통신 하고자 하는 주체들을 효율적으로 찾아내어 통신함으로써 궁극적으로 모든 통신 대상들에 대한 논리적 채널을 이루어내는 기술발전을 중심으로 진화됐다. 통신 참여자를 위해 해당 시간 동안 전적으로 물리적인 회선을 제공하게 해 주는 회선교환방식과 통신 참여자의 주소를 포함한 짧고 같은 크기의 메시지(패킷)를 읽어 해당 패킷을 보내는 동안만 관련 회선을 사용하는 패킷 교환방식이 있다. 통신 효율이 월등히 좋은 쪽이 패킷 교환 방식이며 그 대표적인 통신기술이 IP이다. 현재의 인터넷이 있게 한 핵심 통신 프로토콜이다.

하나의 채널로 통신대상 모두에 대한 채널을 가지게 하는 사례

왜 IP인가?

컴퓨터 간의 데이터 통신만을 담당했던, IP가 핵심인 ‘인터넷’이 왜 인터넷 전화, 인터넷 TV, 무선인터넷, 산업인터넷, 사물인터넷 등 세상의 모든 통신을 수용하는 방향으로 진화하는 것일까? 그 첫째 이유는 이 기술을 표준으로 만들 때의 개방성에서 찾을 수 있다. 현재 TCP/IP를 중심으로 한 관련 표준들은 IETF에서 관리되고 있는데 표준의 제작 참여와 사용에 아무런 제약이 없다. IP를 기반으로 하는 관련 기술이 아주 풍부하기 때문이다. IP를 수용하면 그 기술의 대부분을 작은 비용으로 수용할 수 있다. 예를 들면 SMTP, FTP 그리고 인터넷의 혁명을 가져온 HTTP 등 무수한 인터넷 기술이 TCP/IP 위에서 움직인다.

2015년의 전 세계 인터넷 경로

왜 IPV6인가?

현재 인터넷의 IP 버전은 4(IPv4)이다. 70년대에 만들어질 때 이론적으로 인터넷 컴퓨터 수는 약 43억 개를 넘어설 수 없다고 생각하여 32bit로 설계되었기에 최근에는 공인 주소의 고갈이 심각한 이슈이다. NAT(Network Address Translation)이라는 기술에 의해 사설주소를 많이 사용하고 있지만 단대단(end to end) 통신의 투명성이 있어야 하는 많은 응용분야에 제약이 존재한다. Pv6는 128bit의 주소체계로 3.4x10³⁸개가 가능하므로 거의 무한대의 공인주소 배정이 가능하다.

IPv6 주소 표현 예

IPv6로의 전환기술

IPv4와 IPv6는 전혀 서로 호환되지 않기 때문에 인터넷을 IPv6로 완전히 바꾸기에는 상당한 시간이 필요하므로 전환 기술이 필수적으로 적용되어야 한다. 전환기술은 크게 프로토콜 변환, 터널링, 듀얼 스택 기술의 조합으로 이루어진다.

6LoWPAN - 사물인터넷을 위한 IPv6

IPv6의 한 패킷 크기는 1,280바이트이며 헤더의 크기가 최소한 40바이트이다. 기존의 인터넷의 주요 링크 프로토콜인 이더넷과 달리 사물인터넷의 주요 링크 프로토콜인 802.15.4 프레임의 크기는 127바이트이기 때문에 기존의 IPv6 프로토콜을 수용하기 위해서는 주소 압축 등을 포함하는 헤더 압축 등의 여러 가지 처리가 필요하다. 이를 수용하는 것이 6LoWPAN이다. 현재 지그비, 스레드, 콘티키, mbed OS 등의 대부분 사물인터넷 관련 아키텍처나 오픈소스 플랫폼에서 수용하고 있다.