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2010학년도 2학기 2010. 10. 26.

정보 통신 시스템 개론

7주차 : 통신 프로토콜, 정보통신망

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통신 프로토콜

1. 프로토콜이란 ?

2. 프로토콜의 종류

3. TCP/IP

4. TCP/IP 응용프로그램 및 구성 정보

5. IP주소 체계

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통신 프로토콜 1. 프로토콜이란?

• 프로토콜(Protocol)이란?

프로토콜 : 원래 외교상의 언어로 국가와 국가간의 교류를 원할하게 하기 위한 외교에 관한

의례나 국가간에 약속을 정한 의정서

통신프로토콜 (Communication Protocol)

통신망을 이용하여 컴퓨터 통신을 할 때는 통신망과 단말기(컴퓨터) 사이의 약속 즉, 통신규약

: 통신망 내에서 다수의 이기종 단말기(컴퓨터) 사이의 통신을 위한 규약이 반드시 필요

통신을 통하여 자료나 파일을 전송하고자 할 때, 보내는 쪽과 받는 쪽이 다른 방식이라면

통신 자체가 불가능하므로 이런 문제를 극복하기 위해서 통신규약, 프로토콜을 정해 둠

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통신 프로토콜 1. 프로토콜이란?

Segmentation(데이터 분할) - 적당한 크기의 패킷 단위로 데이터를 분할하여 데이터의 전송지연 및 손실을 최소화 Framing(프레임의 경계표시)과 Transparency(투명도) - 실제 네트워크상에 형성된 링크에 개개의 정보 블록을 전송 할 수 있도록 함 Blocking(정보의 결합) - 여러 사용자에 속하는 데이터를 하나의 패킷에 같이 묶어 패킷당 회선 오버헤드를 줄이는 기능 Flow control(흐름제어) - 송수신국간의 데이터 전송속도를 제어하는 기능 Error control(오류제어) - 전송중 발생한 오류를 검증하고 복원하는 기능 Sequencing/Ordering(순서제어) - 송신측에서 보낸 데이터 순서대로 수신측에서 데이터를 받을 수 있도록 해주는 기능 Interrupt(인터럽트) - 특정한 action이 즉시 처리 될 수 있도록 함 Priority and Preemption(우선순위와 선점) - 프레임간에 전송 지연이 일어나지 않도록 프레임간에 적절한 우선순위를 부여 Connection 확립 및 종료 - Connection 확립은 상대방이 데이터를 주고 받을 수 있는 상태를 제공 주소식별(addressing) - 송수신지 주소를 정확히 명기하여 데이터의 손실이 없도록 함

• 프로토콜(Protocol)의 기능

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통신 프로토콜 2. 프로토콜의 종류

• 대표적 프로토콜의 종류

FTP(File Transport Protocol)

Gopher

HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)

IMAP(Internet Message Access Protocol)

IP(Internet Protocol)

Ping(Packet Internet Gropher)

POP(Post Office Protocol)

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)

Telnet(Tele-Network)

TCP(Transmission Control Protocol)

UDP(User Datagram Protocol)

• 두 컴퓨터 간의 파일 전송을 위한 인터넷 표준 프로토콜.

• 가장 흔하며 간단한 방법

• FTP 클라이언트를 써서 상대방 컴퓨터에 접속, 파일을 보내고 받는 일을 수행.

(ABC순)

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Gopher










• 전세계에 분산되어 있는 인터넷상의 각종 자료 및 서비스를 메뉴방식으로 검색할 수 있는 서비스

• 상대방의 도메인 이름이나 IP어드레스를 모르더라도 검색 가능

• 정보의 내용을 주제별 또는 종류별로 구분하여 메뉴로 구성으로써 인터넷에 익숙하지 않은 사람도 쉽게 정보를 찾아볼 수 있게 함.

• 웹 서비스가 확산되기 이전에 널리 사용

• 미네소타대에서 개발 (미네소타 별칭)

(ABC순)

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Gopher










• 웹에서 텍스트, 그래픽이미지, 사운드, 비디오, 기타 멀티미디어 파일 등을 송·수신하는 데 필요한 통신 프로토콜

• 웹 문서를 가지고 있다가 요청이 들어오면 그것을 처리하는 웹 서버 데몬(Daemon)과의 통신규약

• 웹 서버는 HTTP 데몬이 항상 가동됨.

(ABC순)

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Gopher










• 메일서버에 도착한 메일을 사용자의 컴퓨터에서 체크하고, 수신하는 데 필요한 프로토콜

• POP와 같은 유형의 기능을 제공하며 수행능력과 기능이 좀 더 다양해 Store-and-Forward 기능을 제공하는 메일서버 프로토콜

• 보낸 편지함, 지운 편지함, 보관 편지함, 받은 편지함으로 분류하여 관리할 가능

(ABC순)

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Gopher










• 인터넷상의 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 데이터를 보내는데 사용되는 프로토콜

• 인터넷 기반 프로토콜을 라우팅할 수 있는 프로토콜로서 주소의 지정 및 라우팅을 함

• 패킷의 조각화/리어셈블 담당

(ABC순)

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Gopher










• 인터넷에 연결된 특정 시스템이 정상적으로 연결되었는지를 확인하기 위해서 이용하는 통신프로그램.

• 구체적으로 핑은 데이터프로그램을 사용자가 지정한 호스트에 보내고 명령에 대한 응답으로 돌려받은 바이트와 순서번호 응답소요시간 등을 알려 줌

(ABC순)

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Gopher










• 클라이언트가 메일을 수신하는데 사용되는 프로토콜

• 인터넷 메일서버 프로토콜로서 메일 주고받기를 지원

(ABC순)

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Gopher










• 메시지 전송 대리인(message transfer agent)으로 전송버튼을 눌렸을 때 사용자의 컴퓨터에서 메시지를 메일서버로 옮김

(ABC순)

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Gopher










• 원격 컴퓨터에 연결해 이쪽 컴퓨터를 그쪽에 연결된 터미널로 만들어 주는 인터넷 표준 프로토콜

• 컴퓨터 통신의 터미널 에뮬레이터와 유사

(ABC순)

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Gopher










• TCP는 패킷 단위 전송 프로토콜로 정확하게 전체를 전송

• 배달 또는 배달된 패킷의 정확한 순서를 보장하지 않음

• 비연결 데이터그램 서비스를 제공

• 실시간 음성 및 비디오의 경우 실제로 오류를 수정할 시간이나 여유가 없어 UDP가 대신 사용됨

(ABC순)

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Gopher










• TCP와는 달리 Connectionless Protocol, 실제 데이터를 전송하기위해 어떤 연결도 맺지 않음

• 한꺼번에 많은 수의 호스트들에게 전송

• TCP의 보완 프로토콜.

• 화상회의, 영상장치 등에 사용

(ABC순)

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• 기타 프로토콜

☞ARP(Address Resolution Protocol) IP 네트워크 상에서 IP주소를 물리적 네트워크 주소로 대응시키기위해 사용되는 프로토콜 ☞GRE(General Routing Encapsulation Protocol) 범용성을 띄면서 Policy based routing을 위한 간단한 encapsulation 프로토콜 ☞ICMP(Internet Control Message Protocol) 호스트 서버와 인터넷 게이트웨이 사이에서 메시지를 제어하고 에러를 알려주는 프로토콜이다. ICMP는 IP 데이터그램을 사용하지만, 메시지는 TCP/IP 소프트웨어에 의해 처리되며, 응용프로그램 사용자에게 직접 분명하게 보이지는 않는다. ☞IGMP(Internet Group Management Protocol) 인터넷 컴퓨터가 멀티캐스트 그룹을 인근의 라우터들에게 알리는 수단을 제공하는 인터넷 프로토콜이다. 멀티캐스팅은 인터넷상의 한 호스트 컴퓨터가 미리 지정된 다수의 다른 컴퓨터들에게 콘텐츠를 보낼 수 있도록 허용한다. ☞IGP(Interior Gateway Protocol) 기업의 근거리통신망과 같은 자율 네트워크 내의 게이트웨이들 간에 라우팅 정보를 주고받는데 사용되는 프로토콜

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• 기타 프로토콜

☞IGRP(Internet Gateway Routing Protocol) 시스코 시스템 고유의 IGP 프로토콜로서, 다른 게이트웨이들과 정보를 교환함으로써 게이트웨이들이 자신들의 라우팅 테이블을 만들 수 있게 해준다. 게이트웨이는 인접 게이트웨이들과 수정된 라우팅 정보를 교환함으로써 다른 네트워크에 관한 정보를 얻는다. ☞IPCOMP(IP Payload Compress Protocol) IP packet 내부의 데이터를 압축하여 전반적인 통신속도를 올리기 위한 프로토콜 ☞IPENCAP Packet을 IP Header에 싸서 tunneling을 통해서 전송하는 프로토콜 ☞L2TP(Layer 2 Tunneling Protocol) 인터넷을 통해 가상사설망을 구축하기 위한 IETF의 프로토콜이다. 이것은 IPSec 보안 프로토콜은 물론, AppleTalk나 IPX와 같은 비IP(L2F) 기술이 결합된 것이다. ☞NTP(Network Time Protocol) 네트워크상의 컴퓨터들의 시간을 동기화하는데 쓰이는 프로토콜 ☞OSPF(Open Shortest Path First) 대규모 자율 네트워크에서, RIP에 우선하여 사용되는 라우팅 프로토콜이다. RIP과 마찬가지로, IETF에 의해 OSPF는 여러 개의 IGP 중 하나로 지정되었다.

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• TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) - 미국방성에서 1969년 처음으로 개발, 전세계적으로 가장 널리 사용되는 인터넷 Protocol - UNIX, LINUX, Windows 계열, NetWare등 거의 모든 운영체제에서 기본 제공 - 32bit(4bytes)의 주소 체계를 지원 - 각 네트워크 노드는 하나의 IP주소와 subnet mask, 외부로 나가기 위한 Gateway주소를 가짐 - 인터넷과 접속되는 모든 노드는 IP주소를 하나씩 반드시 가져야 함 - LAN-to-LAN 연결에 사용 가능(routable)하나 , 보안이 취약

• IPX/SPX & NWLINK (Internet Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange)

- IPX/SPX는 Novell에서 중/대규모 네트워크를 위해 만든 Protocol - NWLINK는 Microsoft에서 만든 IPX/SPX호환 Protocol - LAN-to-LAN 연결에 사용 가능(routable).

• NETBEUI

- Microsoft에서 소규모 LAN을 위해 만든 Protocol - 내부LAN에서만 사용 가능, WAN에서 사용 못함 - Microsoft 시스템과 잘 동작 함 - 작은 메모리 오버헤드를 가짐 - LAN-to-LAN 연결에 사용 불가(nonroutable).

• AppleTALK

- Macintosh에서 사용하는 Protocol

• 프로토콜(Protocol)에 의한 LAN 분류

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통신 프로토콜 3. TCP/IP

• TCP/IP의 개요

• TCP/IP의 특징 1. 오픈 프로토콜 - 특정 회사나 기관의 소유물이 아닌 오픈 프로토콜 표준이므로 누구나 이 프로토콜을 무료로 적용 2. 계층적 구조를 가짐 - TCP층는 OSI 7 Layer중 전송층(제4층)에 해당하며 IP층은 네트워크층(제3층)에 해당 - 각각의 계층은 독립적인 기능을 수행하며 서로 다른 계층 간에는 영향을 끼치지 않음. 3. 많은 네트워크와 컴퓨터에 대한 논리적인 주소를 표기 - 네트워크 주소와 그 네트워크에 포함되는 Host주소로 나타냄 - 하나의 네트워크안에 최대 2,097,152개의 서브 네트워크를 표기 - 한 네트워크당 최대 16,777,214개의 노드 표기

1. 개방형 프로토콜의 표준으로서 하드웨어나 OS에 독립적으로 자유롭게 사용 가능한 프로토콜

(이기종 컴퓨터간 데이터 통신을 위해 1960년대 미국방성에서 개발)

2. 취약한 보안 기능 및 제한성에도 불구, 전세계적으로 가장 널리 사용하는 업계 표준 프로토콜

3. 특정한 물리적 네트워크 하드웨어에 대하여 독립적으로 TCP/IP는 이더넷, 토큰링, 전화선,

그리고 가상적으로 어떤 다른 종류의 물리적 전송 매체에서도 실행 가능

4. 공통적인 주소 체계를 사용하여 인터넷과 같은 거대한 네트워크에서도 TCP/IP 장치를 유일하게

찾아낼 수 있게 해 줌.

- 1970년 ARPAnet Host에 NCP(network Control Protocol)이라는 네트워크 제어 프로토콜 사용 - 1972년 TCP/IP 응용프로그램인 Telnet이 소개 - 1973년 FTP(File Transfer Protocol)가 처음으로 도입됨 - 1974년경 전송을 제어하는 TCP(Transmission Control Protocol) 프로토콜이 소개 - 1981년 IP(Internet Protocol)프로토콜이 RFC791표준으로 처음 발표 - 1982년경 TCP/IP가 본격적인 표준 프로토콜로 정착됨 - 1983년 ARPAnet에서 기존에 사용하던 NCP에서 TCP/IP로 전환, 표준으로 채택됨 - 1984년 DNS(Domain Name Service)체계 도입 - 1980년대 후반에는 다양한 하드웨어 벤더들이 TCP/IP 프로토콜을 지원하기 시작 - 1990년대 인터넷의 급속한 성장과 함께 사실상 산업 표준 프로토콜이 됨 - 2000에 접어들면 기존에 사용하던 IP주소 체계인 IPv4에서 IPv6로 이전할 예정

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• TCP/IP의 역사

• TCP/IP 통신 프로토콜의 4가지 계층 모델 1. Network interface Layer

2. Internet Layer

3. Transport Layer

4. Application Layer

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1. Network interface Layer

•실제 네트워크에서 데이터를 전송하는 케이블에 frame이라고 불리우는 데이터를 실어 보내고,

데이터를 받는 역할을 담당

•상위의 계층(IP)에서 패킷이 도착하면 그 패킷에 서두(Preamble)과 CRC(Cyclic Redundancy

Check)를 추가 (Preamble : 프레임의 시작을 정의하는 바이트의 일련번호, CRC : 프레임이 손

상되지 않았음을 검증하는 수학적 계산값)

•송신 측의 호스트는 실제 프레임의 크기를 계산하여 CRC에 그 값을 첨부

•수신 측의 호스트에게 도착하였을 때 수신 측의 호스트는 CRC를 다시 계산하게 되고, 결과값과

실제 도착한 프레임의 크기가 일치하면 정상적인 프레임으로 판단하여 프레임의 헤더부분에 들

어있는 목적지의 MAC Address를 참조하여 Broadcast유형의 주소이거나, 자신의 MAC

Address와 일치하면 상위의 계층으로 올려 보내고, 다르다면 버려지게 됨.

•네트워크 상에서 첫번째 에러를 체크

• TCP/IP 통신 프로토콜의 4가지 계층 모델

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2. Internet Layer

•주소를 관리하고, 포장하고, Routing을 하는 역할을 담당

(1) IP (Internet Protocol)는 호스트들과 네트워크에서 주소를 관리하고, 패킷을 라우팅하는 역할

(2) ARP (Address Resolution Protocol)은 같은 네트워크에 위치한 호스트들의 하드웨어 어드레스

(MAC Address)를 얻는데 이용됨.

(3) ICMP (Internet Control Message Protocol)은 패킷 전송에 관한 에러 메시지를 처리

(4) IGMP (Internet Group Message Protocol)은 다른 프로토콜에 비해서는 비교적 쓰임새가

한정적인 프로토콜, IGMP는 multicast메시지와 관련이 있어 IGMP를 사용하는 라우터는

멀티캐스트를 받아야할 호스트컴퓨터를 판단하고, 다른 라우터로 멀티캐스트 정보를 전달

IGMP패킷은 IP데이타그램을 통해서 전달됨


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3. Transport Layer •호스트들 간에 통신을 제공하는 역할을 담당 (1) TCP (Transmission Control Protocol) TCP는 보통 큰 사이즈의 데이터를 전송하는 데 사용되며 3가지의 특징을 가지고 있음 a. TCP는 connection-oriented protocol이라고 불림, 실제 데이터를 전송하기 전에 TCP Session을 맺는 과정이 필요함. 이 과정을 "TCP 3-way handshaking“라고 함. b. TCP는 Sequence Number(일련번호)와 Acknowledgements(확인신호)를 이용하여 신뢰성 있는 전송을 보장. Sequence Number는 여러 개의 데이터를 한꺼번에 전송해도 뒤섞이지 않도록 해 주며, 또 수신 측의 호스트에서는 그 순서대로 재조합을 할 수 있는 방법을 제공. c. TCP는 Byte-stream Communication을 함. Byte-Stream이라는 의미는 단지 byte단위로 데이터를 나눠서 전송하는 것을 말함. (2) UDP (User Datagram Protocol) UDP는 보통 적은 양의 데이터를 전송하는 데 사용하며 2가지 특징을 가지고 있음 a. UDP는 Connectionless Protocol. 실제 데이터를 전송하기 전에 먼저 어떤 연결도 맺지 않지만 UDP는 broadcast를 이용하여 한꺼번에 많은 수의 호스트들에게 데이터를 전송 b. UDP는 메시지의 확실한 전송을 보장하지는 않음. 그래서 UDP Data는 순서가 없이 도착할 수 있고, 중복될 수도 있음.


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4. Application Layer

어플리케이션이 네트워크에 접근 가능하도록 해 주는 역할

- 마이크로소프트 TCP/IP는 어플리케이션과 transport Layer사이에 Windows Sockets과

NetBIOS interface를 제공

- Windows Sockets은 많은 전송계층의 프로토콜과 서로 다른 주소체계 사이에서 윈도우

환경에 표준 API를 제공

- NetBIOS는 TCP/IP, NetBEUI등의 프로토콜들을 이용할 수 있는 표준 interface를 제공


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통신 프로토콜

• TCP/IP 응용프로그램

1. PING 프로그램 - 자체 랜카드 설정이 제대로 되었는지 TCP/IP프로토콜과 구성정보(IP주소, 서브넷 마스크, Gateway 주소, DNS정보)가 제대로 설정되어 있지를 확인 - Gateway주소까지 연결은 이상이 없는지, 목적지 서버까지의 연결은 이상이 없는지 등을 확인 2. FTP(File Transfer Protocol) 프로그램 - 서버컴퓨터와 클라이언트 사이에 파일 전송을 제공. (TCP 사용) 3. TFTP(Trivial File Transfer Protocol) 프로그램 - 서버컴퓨터와 클라이언트 사이에 파일 전송을 제공. (UDP 사용) 4. RCP(Remote Copy Protocol) 프로그램 - 서버 컴퓨터간에 파일 복사를 할 수 있음 5. Telnet 프로그램 - 터미널 에뮬레이션 기능을 제공. 6. WEB Browser - 인터넷 홈페이지 정보 Browsing 도구. 7. IPCONFIG - 현재 컴퓨터상의 TCP/IP 정보를 보여줌 8. Netstat - TCP/IP 프로토콜에서 사용하는 세션 정보를 표시


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통신 프로토콜

• TCP/IP 구성 정보

• TCP/IP프로토콜을 기반으로 컴퓨터간에 통신을 하기 위한 필수 사항

1. IP주소

- TCP/IP를 사용하는 컴퓨터마다 하나씩 할당되는 32비트(4바이트) 주소.

2. Subnet Mask

- 목적지 IP주소가 Local Network에 있는지 Remote Network에 있는지를 찾아 줌

- 32비트(4바이트) 주소입니다.

3. Default Gateway (Router 주소)

- 목적지 IP주소가 Local Network이 아닌 remote network에 있을 때 remote network을 찾아

가는 출구 역할

4. DNS 주소

- TCP/IP에서는 IP주소로 최종 목적지를 찾아 감

- 사용자들이 이해하기 쉬운 컴퓨터 이름(또는 Host이름)을 사용하여 통신할 때 DNS 사용


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통신 프로토콜 5. IP주소 체계

• IP주소 체계(IPv4)

• IP 버전 4는 현재의 인터넷 및 TCP/IP 네트워크에서 활용하는 IP주소 체계 • IP 버전 6는 Ipv4의 IP주소 부족 및 보안 문제를 해결하기 위해 나온 차세대 IP표준 (1) IPv4 • IP주소 체계는 총 4bytes(32bits)로 표시, 한 바이트씩 점(.)으로 분리하여 10진수로 나타냄 예) 165.133.107.57와 같이 10진수로 표기 • 하나의 IP주소는 네트워크주소와 컴퓨터주소 두 부분으로 나뉘며 네트워크의 크기나 호스트 컴퓨터의 수에 따라 Class A, B, C, D, Class E등급이 있음. 이중 Class A, B, C가 일반 사용자에 부여

a. Class A - 초/대규모의 네트워크에 할당 - 총 126개의 네트워크를 만들 수 있으며, 각 네트워크당 1677만개의 노드 연결 가능 IP주소의 구성 : Network 주소.Host 주소.Host주소. Host주소 - 네트워크 주소 범위 : 1-126(10진수) b, Class B - 대규모 네트워크에 적용 - 네트워크 주소 범위 : (128-191).(1-254)(10진수)

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(1) IPv4 c. Class C - 소규모의 네트워크에 적용 - 총 2,097,150개의 네트워크를 만들 수 있음 - 네트워크 주소 범위: (192-223).(1-254).(1-254)(10진수) d. Class D - IP멀티캐스트(Multicast)로 사용 - 최상위 4비트는 항상 1110(2진수) 값을 가짐 - Class D 주소 할당 범위 : 224 .X.X.X e. Class E - 일반적인 용도로 사용하지 않음 f. 시스템에 예약되어 있는 주소 - 127네트워크 : loopback test용, 자기 자신을 말함 - Host 주소가 모두 0인 것 : local node - Host 주소가 모두 1인 것 : 해당 네트워크의 모든 컴퓨터 - IP주소가 모두 0인것(0.0.0.0) : default route - IP주소가 모두 1인것(255.255.255.255)

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• IPv6는 IP주소 체계 버전 6을 말하며 차세대 IP 표준임

• IPv4가 32비트(4bytes)의 주소 체계인데 반하여 IPv6는 128비트(16bytes) 주소 체계

• 새로운 IP체계에서는 2bytes씩 모아서 16진수로 표기하고 period(.)대신에 colon(;)으로 구분

• 모든 자릿수가 0이면 해당부분을 ::으로 나타내기도 함.

• 기존의 IPv4가 갖는 주소 부족 문제 및 프로토콜 헤더로 인한 오버헤드를 최소화 하고, 추가 기능을

포함하기 위한 여유영역을 두어 새로운 기술에 유연하게 대처 할 수 있도록 고안

• 표준이 완전히 완료된 상태는 아니며 실제 이 주소체계를 활용 하려면 모든 네트워크 장비나 S/W가

이 주소 체계를 지원하여야 하며 여러 가지 추가적인 기능이 개발이 되어야 함.



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정보 통신 시스템 개론 7강 끝.

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