Move Fast

▶ IPv6

- 32비트 주소 체계인 IPv4의 고갈문제를 해결하고자 128비트 주소 체계의 IPv6가 나오게 되었다.

- IPv4의 고정 헤더 크기가 20bytes인 반면, IPv6의 고정 헤더크기는 40bytes이다. 헤더 크기는 커졌으나 기능을 간략화하였다.

- 단편화가 허용되지 않는다.

- version : IP 버전을 저장하는 필드이다. IPv6는 6이므로 “0110”이 저장된다.

- priority : 데이터그램이 전달되는 동안 우선순위를 식별한다.

- Flow label : 동일한 어플리케이션에서 만들어진 일련의 번호로, 빠른 처리를 위한 별도의 데이터그램 식별자이다.

- payload length : data의 길이를 저장하는 필드이다.

- Next header : IPv4의 프로토콜 타입을 저장하는 필드와 유사한데, 고정헤더 다음의 헤더가 무엇인지 알려준다.

- Hop limit : TTL(Time To Live)를 의미한다. 최대 값은 255이며, 최종 목적지에 달했을 경우 0의 값을 가진다. 하나의 Hop을 지날 때마다 1씩 감소한다. 최종 목적지가 아닌 곳에서 0의 값을 가질 경우 오류로 보고, 오류발생지에서 출발지로 오류메시지를 보낸다.

- source IP address : IPv6 주소 체계의 128비트의 출발지 IP주소를 저장한다.

- destination IP address : IPv6 주소 체계의 128비트의 목적지 IP주소를 저장한다.

- Data : 위에 까지가 헤더 영역이며, 이 부분은 IP 데이터그램의 데이터 부분을 저장하는 필드이다.

▶ IPv4 VS IPv6

- IPv4 헤더에 있던 체크섬 필드가 제거되었다. error을 검출하지 않는 이유는 매번 라우터마다 체크섬 계산을 비효율적이라 판단했기 때문이다. 따라서 각 hop에서 프로세싱 시간이 전체적으로 줄어든다.

- 헤더 내부에서 Option 필드가 사라지고 Extension Header가 추가되었다. 즉, 헤더 외부에 있으며 Next header 필드에 의해 나타내어진다.

- 단편화가 되지 않는 것은 오버헤드가 커지는 것을 방지하기 위함이다.

- ICMP의 새로운 버전인 ICMPv6가 등장하는데, 기존의 ICMP보다 ARP, IGMP 등 기능을 확장하였다. IGMP는 멀티캐스트 그룹을 관리하는 기능으로 보면 된다.

▶ Tunneling

- 모든 라우터가 동시에 업그레이드되어질 수 없어서 실제로 IPv6가 보편화되기에는 시간이 좀 걸린다고 한다.

- 그래서 터널링(tunneling) 기법을 통해 IPv4와 IPv6를 혼용하여 사용한다.

- Tunneling : IPv4를 사용하는 라우터들 사이에서 IPv6 데이터그램이 IPv4 데이터그램 안에 payload로써 이동되어지도록 IPv6를 IPv4로 캡슐화하는 기법이다.

- IPv4와 IPv6 모두 허용하는 라우터마다 IPv6를 IPv4로 캡슐화하고, 도착지에서 받은 데이터는 헤드가 벗겨지면서 IPv6로 받는다.

- 듀얼 스택 라우터(Dual-stack router)는 IPv6와 IPv4를 혼용하여 사용하는 라우터로, IPv4 터널을 다른 듀얼 스택 라우터와 연결하여 데이터를 전송한다. 이때 받는 측의 라우터는 헤더 버전 필드를 보고 IPv6가 올 경우 해당 데이터그램을 버린다. IPv6를 캡슐화한 IPv4만 받기 때문이다. 듀얼 스택 라우터는 Tunnel End Point(TEP)로 불린다.

- 듀얼 스택 라우터 전까지는 IPv6가 전송되다가 듀얼 스택라우터에 도착하면 IPv4로 캡슐화되어 다음 듀얼 스택라우터로 전송된다. 이 때 IPv4 데이터그램 헤더의 프로토콜 타입 필드에는 IPv6가 들어있다는 정보가 저장되어있다.

▶ IPv6 사용 여부

- 구글은 클라이언트의 8%가 IPv6를 사용하여 서비스에 접근한다.

- NIST는 미국의 국가 도메인인 US의 3분의 1을 IPv6가 가능하도록 한다.

- 보편화되기까지 20년 정도가 예상된다고 한다. 현재는 IPv4 주소 체계가 부족한 자원임이 틀림없으나 NAT로 버티고 있다.

* Data : 비트(0, 1)로 구성된 정보

* Data Communication : 전송 매체(transmission medium)를 통해 두 기기간의 이루어지는 데이터 교환

1. 근본적인 특성

• Delivery : 올바르게 목적지로 전달하는 것
• Accuracy : 오류나 손실 없이 정확하게 데이터를 전달하는 것
• Timeliness : 시간적으로 중요한 데이터를 전달하는 것, 데이터 생성 즉시 지연(delay)없이 데이터를 전달하는 것, 실시간 전송  ex) 멀티미디어(음성/영상) 
• Jitter : 패킷(데이터 단위) 전송 중의 변화 ex) 음성이나 영상 데이터 전송 중 끊김현상

2. 시스템 요소

• Message : 전송되어지는 정보(데이터)
• Sender(송신자) : 데이터 메시지를 보내는 기기
• Receiver(수신자) : 데이터 메시지를 받는 기기
• Transmission Medium(전송 매체) : 메시지가 이동하는 물리적 경로(통신 링크)
• Protocol : 데이터 통신을 하기 위한 통신 규약(통신하는 기기간의 약속)

• Simplex : 단일방향의 통신  ex) 키보드, 모니터
• Half-duplex : 반이중방식 통신으로 전송과 받기가 가능하나 두 기기가 동시에 주고 받을 수는 없다.  ex) 무전기
• Full-duplex : 전이중방식 통신으로 전송과 받기가 동시에 가능하다.  ex) 전화

4. Network - 네트워크

• 통신 링크에 의해 연결되어진 통신 관련 장비들의 무리
• Device : host, end system, end host, connecting device such as router
• host(호스트) : 네트워크에 연결된 컴퓨터

• 전달시간, 응답시간 내에 측정되어진다.
• 처리율(throughput), 지연(delay), 받은 데이터간의 시간 간격(jitter), 손실과 관련이 있다.
• 유저의 수, 전송 매체의 종류, 하드웨어, 소프트웨어에 영향을 받는다.  ex) 사용자 수가 많을 수록 성능이 저하된다.

• 실패의 빈도수, 실패 이후 네트워크의 복구시간, 재난에 대한 네트워크의 견고함

• 비인증된 접근으로부터 데이터의 보호
• 데이터의 무결성
• 보안 정책 및 절차의 구현

• Point-to-Point(점대점) : 두 기기간의 전용링크를 제공하는 구조
• Multipoint(다중점) : 둘 이상의 기기들이 단일 링크를 공유하는 구조로 동시에 링크를 이용한다. 즉, 공동소유자 여러 명이 일정 기간 동안 돌아가면서 이용한다.

• Mesh

1. 모든 기기가 점대점 구조로 연결되어 전용 링크를 사용한다.
2. 두 기기간의 데이터 로드를 보장한다.
3. 하나의 링크가 고장나도 전체 시스템은 중단하지 않는다.
4. 보안성과 프라이버시가 보장된다.
5. 결함 확인과 결함 분리가 쉽다.
6. 케이블 수와 입출력 포트의 수가 (n(n-1))/2 만큼 요구된다.  ex) 5개의 사용자가 있다면 10개의 링크가 요구된다.

• Tree

Star 구조를 계층적으로 확장한 형태이다.

• Bus

1. 다중점 구조로 연결되며 하나의 긴 케이블이 모든 기기를 연결하는 척추 역할을 한다.
2. 설치가 쉽다.
3. 하나의 버스 구조가 지원할 수 있는 Tap(기기를 케이블에 연결하는 것)의 수와 길이가 제한된다.
4. 재연결과 분리가 어렵다.
5. 링크 공유의 문제로 각 기기가 동시에 데이터를 전송하면 신호가 충돌하는데 MAC(자료접근제어)에 의해 전송 순서가 결정된다.

• Ring

1. 각 기기는 점대점 구조로 연결되어 전용 링크를 사용한다.
2. 설치와 변경이 쉽다.
   
3. 기기와 링크간의 신호재생기(Repeater)가 존재한다.
4. 결함 분리가 단순하다
5. 단방향 연결, 모든 기기의 수와 최대 Ring의 길이가 제한된다.
6. 하나가 고장나면 전체 네트워크를 이용할 수 없다. 그래서 해결책으로 이중링크를 사용한다. 
7. 이중 링크(A Dual Ring) 구조는 데이터의 전송방향은 서로 반대인 링크를 가지는 구조로 두 개 모두 활성화되거나 하나는 백업용으로 사용되기도 한다. 

 7. 네트워크 유형

 - 규모에 따른 분류 (아래로 갈수록 범위가 커진다.)

• Body Area Network(BAN) : 무선통신방식으로 이용된다.
• Personal Area Network(PAN) : 블루투스
• Local Area Network(LAN) : 근거리 통신망
• Metropolitan Area Network(MAN)
• Wide Area Network(WAN) : 광역 통신망
• Internet : 각 네트워크를 연결한 가장 큰 네트워크

 - Local Area Network (LAN)

• 수 킬로미터까지 제한된 크기를 가진다. (근거리 통신망)
• PC나 단말기 사이에 네트워크 자원이 공유되어진다.
• Star, Bus, Ring 구조가 해당된다.

• 대륙끼리 통신이 가능할 정도로 넓은 범위의 데이터 전송이 가능하다. (광역 통신망)
• 대게 통신사에 의해 운영되고 통신사를 사용하는 조직에 의해 공유되어진다.
• 점대점 구조의 WAN과 라우터를 가지고 Switched 구조의 WAN이 있다.
• Internetwork (or Internet) : 내부적으로 연결된 네트워크들의 집합체이며, Switched 구조에서 최소 두 개의 링크를 하나의 스위치가 연결(LAN)하고 있고 해당 스위치는 라우터와 함께 점대점 구조로 연결(WAN)되어 있다.

[사진 출처 : http://www.mbaskool.com/business-concepts/it-and-systems/14504-packet-switching.html, 

http://www.webclasses.net/Courses/demos/MediaLight/Example1/The_OSI_Model/Content16184.htm ]