[논문]IPv4/IPv6 프로토콜 및 주소변환 기능의 요소기술 분석 및 설계

이승민; 진재경; 민상원

[국내논문] IPv4/IPv6 프로토콜 및 주소변환 기능의 요소기술 분석 및 설계
Analysis and Design of Functional Blocks for IIPv4/IPv6 Protocol and Address Translation 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 정보통신, v.30 no.1, 2003년, pp.117 - 125

이승민 (삼성전자 정보통신총괄 무선사업부) , 진재경 (모다정보통신) , 민상원 (광운대학교 전자공학부)

초록
AI-Helper

기존의 IP4 문제점을 극복하기 위해 IETF (Internet Engineering Task Force)에서 제안하고 있는 IPv6 (IP version 6)는 초기 도입단계에서 IPv4와의 호환성을 위해 다양한 트랜지션 메커니즘이 필요하다. 이러한 트랜지션 메커니즘은 크게 터널링과 변환기를 이용한 메커니즘으로 구분될 수 있다. 본 논문은 변환기를 이용한 트랜지션 메커니즘 구현을 위해 기존의 NAT (Network Address Translation) 기법과 유사한 NAT PT (NAT Protocol Translation) 표준을 기반으로 변환에 필요한 요소 기술들을 분석하였다. 그리고 global IPv4 주소의 효율적인 환용을 위해서 포트를 이용한 확장 알고리즘을 설계하여 제시하였다. 또한 표준에서 언급되지 않은 매핑 테이블 관리 및 타이머 선정, 그리고 구현에 필요한 세부 기술들을 분석하여 설명하였다. 본 논문에서 제시한 모델은 양방항 세션의 NAT-PT 방식과 기존의 포트변환 방식을 혼용한 방식이다. 제안된 방식은 IPv4 주소를 필요로 하는 모든 호스트에 IPv4 주소를 할당하지 않고 단일 임시 IPv4 주소와 포트를 할당하기 때문에 IPv4 주소가 효율적으로 운영할 수 있는 장점을 갖는다.

Abstract ▼ AI-Helper

IPv6 (IP version 6), which was standardized by the IETF (Internet Engineering Task Force) to cope with existing IPv4 problems, needs several approaches for interoperation with IPv4. The internetworking of IPv6 with IPv4 is an important key to the deployment of the next generation Internet. As the solutions to the transition mechanism, both tunneling and translator methods have been proposed. In this paper, we analyze functional elements for implementation design of a transition mechanism based on the NAT-PT (NAT-Protocol Translation), and propose an extension algorithm that uses ports for effective use of global IPv4 addresses. The algorithm presented in this paper is a method of combining NAT-PT with Port Translation mechanism. The algorithm does not assign an IPv4 address to the host that needs IPv4 address, but allocates a single temporary IPv4 address and a port number in order to identify host.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 장에서는 NAT-PT 표준을 기반으로 포트 변환방식을 응용한 좀 더 효율적인 NAT-PT 변환기 모델에 대해 고찰한다. 제시한 모델은 양방향 세션의 NAT PT 방식과 임시 IPv4 주소를 효율적으로 운영할 수 있도록 하는 아웃바운드 세션의 포트변환 방식의 혼용이 특징이다.
본 논문에서는 IPv6의 도입에 따른 IPv4와 다 % 6간의 트랜지션 메커니즘의 설계에 필요한 요소 기술들을 분석하였다. 분석된 요소기술들은 IPv4/IPv6 주소변환과 IPv4/IPv6 및 ICMPv4ACMPv6 프로토콜 변환부분으로 m게 구분하였으며 설계에 필요한 기능들을 도출하여 NAT-PT 메커니즘 기반의 효율적인 모델을 제시하였다.

제안 방법

변환 알고리즘을 적용하여 설계하였다. 알고리즘 설계를 위해 변환기 기능을 주소변환과 프로토콜 변환의 기능으로 구분하여 각 변환에 적합한 요소기술들을 분석하였다. 그리고 이를 통해 기존의 NAT 방식을 응용한 NAT-PT 표준 방식의 IPv4/IPv6 변환기 모델을 설계하였다.
알고리즘 설계를 위해 변환기 기능을 주소변환과 프로토콜 변환의 기능으로 구분하여 각 변환에 적합한 요소기술들을 분석하였다. 그리고 이를 통해 기존의 NAT 방식을 응용한 NAT-PT 표준 방식의 IPv4/IPv6 변환기 모델을 설계하였다. 본 논문에서 제시한 모델은 NAT-PT 방식과 임시 IPv4 주소를 효율적으로 운영할 수 있도록 하는 아웃바운드(outbound) 세션의 포트 변환 방식의 혼용이 특징이다.
그리고 이를 통해 기존의 NAT 방식을 응용한 NAT-PT 표준 방식의 IPv4/IPv6 변환기 모델을 설계하였다. 본 논문에서 제시한 모델은 NAT-PT 방식과 임시 IPv4 주소를 효율적으로 운영할 수 있도록 하는 아웃바운드(outbound) 세션의 포트 변환 방식의 혼용이 특징이다. 그리고 인바운드(inbound) 세션에 대한 제한을 개선함으로써 FTP, DNS와 같은 애플리케이션의 양방향 세션 설정이 가능하도록 하였다.
본 논문에서 제시한 모델은 NAT-PT 방식과 임시 IPv4 주소를 효율적으로 운영할 수 있도록 하는 아웃바운드(outbound) 세션의 포트 변환 방식의 혼용이 특징이다. 그리고 인바운드(inbound) 세션에 대한 제한을 개선함으로써 FTP, DNS와 같은 애플리케이션의 양방향 세션 설정이 가능하도록 하였다.
또한 각 네트워크의 DNS는 다른 RR(resource record)를 운용하기 때문에 IPv4에서 IPv6로의 인바운드 세션의 주소변환에 어려움이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 DNS-ALG (DNS - application level gateway)의 기능을 이용하여 목적지 IPv6 주소를 IPv4 호스트가 인식할 수 있는 IPv4 주소로 매핑시킴으로서 IPv4 호스트가 IPv6 호스트에게 패킷을 전송할 수 있다、DNS-ALG는 그림 1과 같이 변환기와 함께 동작하는 애플리케이션 에이전트 기능을 수행한다. DNS-ALG 는 DNS query와 response를 통해 IPv4와 IPv6의 주소 전달시 각 네트워크에서 운용되는 IP 주소를 상대 네트워크에서 인식할 수 있는 주소로 변환하는 기능을 수행한다[4~6].
그리고 DNS response 메시지 수신시 파서/4 호스트의 주소에 prefix를 추가하여 IPv6 주소로 변형하여 사용한다. 아웃바운드 세션에서는 주소 변환 외에 포트 변환을 사용하여 임시 IPv악 주소를 효과적으로 운용할 수 있다.
고찰한다. 제시한 모델은 양방향 세션의 NAT PT 방식과 임시 IPv4 주소를 효율적으로 운영할 수 있도록 하는 아웃바운드 세션의 포트변환 방식의 혼용이 특징이다. NAT-PT 변환기는 IP 계총과 데이타 링크계층 사이에 NAT PT 모듈이 위치하도록 하였다.
NAT-PT 변환기는 IP 계총과 데이타 링크계층 사이에 NAT PT 모듈이 위치하도록 하였다. 이를 위해 IPv4 네트워크와 IPv6 네트워크로부터 수신되는 패킷에 대해서 그림 4와 같은 구성을 통해 상위 계층에서부터 하위계층으로 처리하도록 하여 상위 계층의 필드변경이 하위 필드에 모두 반영되도록 하였다[5, 1이.
이러한 방식을 사용함으로써 변환기에서 유지할 수 있는 세션의 수가 아웃바운드 세션의 경우 IPv4 주소의 63k배가 되기 때문에 주소 효율성 측면에서 큰 장점을 가진다. 그리고 포트변환의 특성을 이용하여 사설망 또는 초기 IPv6망의 방화벽 기능을 수행할 수 있도록 하였다.
또한 본 논문에서 제안한 NAT-PT 메커니즘은 이미 기능이 검증된 기존 NAT 기능과 유사하게 동작하도록 설계하였다. 그리고 DNS ALG 기능을 추가하여 양방향 세션에 대한 변환기능의 호환성을 제공하였고 표준에서 언급되지 않은 실제 구현과정에서의 매핑 테이블 관리 및 타이머 설정 등 세부 구현 기술에 대해 설명하였다.
그리고 DNS ALG 기능을 추가하여 양방향 세션에 대한 변환기능의 호환성을 제공하였고 표준에서 언급되지 않은 실제 구현과정에서의 매핑 테이블 관리 및 타이머 설정 등 세부 구현 기술에 대해 설명하였다. 제시된 모델의 이러한 특징들은 IPv6 초기 도입단계에서 소수의 IPv6 호스트가 기존의 IPv4 네트워크와 연동하여 패킷을 전송할 수 있기 때문에 완전한 IPv6 도입 이전까지는 과도기적인 수단으로써 제시될 수 있다.
그러나 아직 구현을 위한 IPv6와 1CMPv6의 각 필드별 기능과 값이 완벽하게 정의되어 있지 않기 때문에 분할과 같은 세부 기능들은 고려하지 않고 기본 변환기능만을 고려하여 알고리즘을 설계하였다. 향후 세부적인 필드값들을 정의함으로써 이러한 제한들이 해소될 수 있고 좀 더 효율적인 알고리즘의 개선이 이루어질 수 있다.

대상 데이터

IPv6 DNS 서버에 의해 해결된 IPv6 주소는 IPv4 호스트가 사용할 수 있는 IPv4 주소로 변환되어야 한다. 이를 위해 내부적으로 NAT PT 변환기에 의해 入卜주1에유지하고 있는 임시 파W4 주소 중 하나를 할당한다. DNS ALG를 통한 name resolution의 DNS reply는 표 2와 같이 각 네트워크에서 운영되는 버전에 맞도록 변형된다〔4〕.

이론/모형

본 논문에서는 이러한 트랜지션 메커니즘 중에서 변환기를 이용한 방식인 IETF의 NATePT(Network Add ress Translation - Protocol Translation) 표준 기본 알고리즘과 global IPv4 주소의 효과적인 활용을 위한 포트 변환 알고리즘을 적용하여 설계하였다. 알고리즘 설계를 위해 변환기 기능을 주소변환과 프로토콜 변환의 기능으로 구분하여 각 변환에 적합한 요소기술들을 분석하였다.
다른점은 인바운드 트래픽에서는 목적지 IPv6주소와 IPv4 pool of address로부터 할당된 IPv4간의 매핑방식인 반면에 아웃바운드의 경우에는 IPv6 호스트들에 대한 하나의 대표 IPv4 주소를 사용한다. 그리고 호스트들의 구별을 위해 포트 변환방식의 source port 매핑방식을 사용한다. 인바운드 세션에서는 DNS-ALG를 통해 DNS response의 IP 주소가 변환될 때 IPv4 pool of address로부터 하나의 주소를 임시로 할당받은 후 이러한 매핑정보가 NAT PT 매핑 테이블에서 유지된다.

성능/효과

이러한 모델의 장점은 IPv4 pool of address의 효율적인 사용에 있다. 설계된 NAT PT 변환기는 포트 변환 방식과 유사하게 IPv6 호스트들을 대표할 IPv4 주소를 여러 개 두고 63K의 port를 운영함으로써 적은 IPv4 주소로 효율적인 임시 주소 운영을 할 수 있다.
분석된 요소기술들은 IPv4/IPv6 주소변환과 IPv4/IPv6 및 ICMPv4ACMPv6 프로토콜 변환부분으로 m게 구분하였으며 설계에 필요한 기능들을 도출하여 NAT-PT 메커니즘 기반의 효율적인 모델을 제시하였다. 제안된 NAT PT 변환기 모델은 IPv4 주소를 필요로 하는 모든 호스트에게 IPv4 주소를 할당하는 표준방식 대신에 단일 임시 IPv4 주소와 포트를 할당하여 호스트를 식별함으로써 할당되는 IPv4 주소를 최소화하였다.
분석된 요소기술들은 IPv4/IPv6 주소변환과 IPv4/IPv6 및 ICMPv4ACMPv6 프로토콜 변환부분으로 m게 구분하였으며 설계에 필요한 기능들을 도출하여 NAT-PT 메커니즘 기반의 효율적인 모델을 제시하였다. 제안된 NAT PT 변환기 모델은 IPv4 주소를 필요로 하는 모든 호스트에게 IPv4 주소를 할당하는 표준방식 대신에 단일 임시 IPv4 주소와 포트를 할당하여 호스트를 식별함으로써 할당되는 IPv4 주소를 최소화하였다. 이러한 방식을 사용함으로써 변환기에서 유지할 수 있는 세션의 수가 아웃바운드 세션의 경우 IPv4 주소의 63k배가 되기 때문에 주소 효율성 측면에서 큰 장점을 가진다.

후속연구

고려하여 알고리즘을 설계하였다. 향후 세부적인 필드값들을 정의함으로써 이러한 제한들이 해소될 수 있고 좀 더 효율적인 알고리즘의 개선이 이루어질 수 있다. 그러나 NAT PT는 기본적인 기능의 구현으로도 향후 이동통신망의 이종 통신망과의 연동이나 mo bile IP 에서 MIPv4(Mobile IPv4) 와 MIPv6( Mobile IPv6) 의 연동에 사용될 수 있으며 통신사업자의 소규모 IPv6 서비스에도 적용될 수 있다.

참고문헌 (14)

S. Deering et al., 'Internet Protocol, Version 6 (IPv6) specification,' IETF RFC 2460, December 1998
이승민, 민상원, 이숙영, 신명기, 김용진, 'IPv6망에서 DSTM을 이용한 IPv4 서비스 제공 방안,' 정보과학회 추계학술대회, 2001년 10월
W. Stallings, 'IPv6: the New Internet Protocol,' IEEE Communication Magazine, Vol. 34, No. 7, July 1996
G. Tsirtsis et al., 'Network Address Translation Protocol Translation (NAT-PT),' IETF RFC 2766, February 2000
이승민, 민상원, 김용진, 박수홍, 'IPv4와 IPv6의 연동과 호환을 위한 NAT-PT에 관한 연구,' 정보과학회 추계학술대회, 2000년 10월
P. Srisuresh et al., 'DNS extensions to Network Address Translators (DNS-ALG),' IETF RFC 2694, September 1999
E. Nordmark, 'Stateless IP/ICMPTranslation Algorithm(SIIT),' IETF RFC 2765, February 2000
H. Hui and M. Jian, 'IPv6-future approval networking,' WCC-ICCT 2000 Communication Technology Proceedings, Vol. 2, pp. 1734-1739, 2000
H. Afifi and L. Toutain, 'Methods for IPv4 IPv6 transition,' IEEE computers and Communications Proceedings, pp. 478-484, 1999
고문준, 민상원, 'TCP/IP 주소 변환기능 구현,' 한국정보과학학회 논문지, 제28권 제1호, 2001년 3월
S. Thomson et al., 'DNS Extensions to support IP version 6,' IETF RFC 1886, December 1995
J. McCann et al., 'Path MTU Discovery for IP version 6,' IETF RFC 1981, August 1996
A. Conta et al., 'Internet Control Message Protocol (ICMPv6) for the Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification,' IETF RFC 2463, December 1998
K. Egevang, et al., 'The IP Network Address Translator (NAT),' IETF RFC 1631, May 1994

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