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IPv4 주소 고갈 문제: 원인, 영향, 그리고 IPv6 전환의 필요성

Chiba-in 2025. 2. 28. 11:30

🔹 IPv4 주소 고갈 문제란?

1. IPv4(Internet Protocol version 4)의 개요

IPv4(Internet Protocol version 4)는 인터넷에서 사용되는 가장 기본적인 IP 주소 체계로,
32비트 주소 체계를 사용하여 약 43억 개(2³²)의 고유한 IP 주소를 제공합니다.

✅ IPv4 주소 체계:

  • 예제: 192.168.1.1
  • 클래스 기반 주소 체계: A, B, C, D, E
  • 공인 IP(인터넷 연결 가능) vs 사설 IP(내부 네트워크 전용)

📌 IPv4는 인터넷이 처음 개발될 때 사용되었으며, 현재까지도 인터넷의 기반 기술로 활용되고 있음

2. IPv4 주소 고갈 문제란?

IPv4 주소 고갈(IPv4 Exhaustion)이란, IPv4 주소의 개수가 한정되어 있어 새로운 인터넷 장치에 할당할 공인 IP 주소가 부족해지는 현상을 의미합니다.

✔️ IPv4 고갈의 주요 원인:

  • 인터넷 사용자의 폭발적인 증가 (스마트폰, IoT 기기, 데이터센터 확장)
  • 비효율적인 IP 주소 할당 정책 (초기에는 주소를 과다하게 할당)
  • NAT(Network Address Translation)의 보급 (한 개의 공인 IP를 여러 장치가 공유 가능하나, 근본적인 해결책이 아님)

📌 IPv4 주소 고갈 문제를 해결하기 위해 새로운 기술들이 도입됨 (IPv6, NAT, CIDR, CGNAT 등)

🔹 IPv4 주소 고갈의 주요 원인

✅ 1. 인터넷 기기의 폭발적 증가

✅ 인터넷 사용자는 1990년대 이후 기하급수적으로 증가
✔️ PC → 스마트폰 → IoT 기기(스마트 가전, 스마트카) 등 인터넷에 연결되는 장치가 급격히 증가
✔️ 기업 및 데이터센터의 확장으로 인해 많은 공인 IP가 필요

📌 IPv4 주소가 설계된 당시(1981년)에는 전 세계 수십억 개의 인터넷 장치를 예상하지 못했음

✅ 2. 초창기 비효율적인 IP 주소 할당

✅ 인터넷 초창기에는 IP 주소를 비효율적으로 할당
✔️ 클래스 A(16M개), 클래스 B(65K개)와 같은 대규모 할당 방식 사용 → 낭비 발생
✔️ CIDR(Classless Inter-Domain Routing) 도입 전까지 주소 낭비 심각

📌 현재는 CIDR을 통해 주소 낭비를 줄였지만, 기존 할당된 대형 네트워크가 여전히 존재

✅ 3. IPv4 주소를 대량으로 보유한 기업/기관

✅ IPv4 주소를 초기부터 대량으로 보유한 기관들이 있음
✔️ 미국 국방부, 대학(Stanford, MIT 등), 대형 IT 기업(Google, Microsoft 등)
✔️ 일부 기업 및 ISP(인터넷 서비스 제공업체)가 사용하지 않는 IPv4 주소를 프리미엄 가격에 판매

📌 IPv4 주소 거래 시장이 형성되었지만, 근본적인 해결책이 아님

🔹 IPv4 고갈의 영향과 해결 방법

✅ 1. IPv4 주소 고갈의 영향

영향 설명
공인 IP 부족 신규 네트워크 및 인터넷 장치에 공인 IP 할당이 어려움
NAT 사용 증가 하나의 공인 IP를 여러 장치가 공유 → 성능 저하 가능
IPv4 주소 비용 상승 일부 기업이 IPv4 주소를 매매하여 가격 급등
IPv6로의 전환 필요성 증가 IPv6 채택이 가속화됨

📌 IPv4 주소 부족으로 인해 기업 및 ISP는 새로운 해결책을 모색해야 함

✅ 2. IPv4 주소 고갈 해결책

✔️ IPv4 고갈 문제를 해결하기 위한 주요 기술들:

기술 설명
NAT (Network Address Translation) 하나의 공인 IP를 여러 장치가 공유하도록 설정
CIDR (Classless Inter-Domain Routing) 주소 낭비를 줄이기 위한 서브넷 활용 방식
IPv4 주소 재사용 및 경매 사용되지 않는 IPv4 주소를 다시 배포
IPv6 전환 (Long-term Solution) 128비트 주소 체계를 사용하여 사실상 무제한 IP 제공

📌 NAT와 CIDR은 단기적인 해결책이며, 궁극적인 해결 방법은 IPv6 전환

🔹 IPv6 전환의 필요성

✅ 1. IPv6(Internet Protocol version 6)란?

✅ IPv6는 128비트 주소 체계를 사용하여 사실상 무제한(2¹²⁸개)의 IP 주소를 제공
✔️ IPv6 주소 예제: 

2001:db8::ff00:42:8329

✔️ IPv6의 주요 특징:

  • 공인 IP 주소 부족 문제 해결
  • NAT 불필요 → 엔드 투 엔드(End-to-End) 통신 가능
  • 보안 기능 내장(IPSec 지원)
  • 자동 주소 할당 가능(DHCPv6, SLAAC)

📌 IPv6는 IPv4 주소 고갈 문제를 근본적으로 해결하는 유일한 방법

✅ 2. IPv6 전환 속도 및 현황

✔️ IPv6 전환율(2024년 기준):

  • Google IPv6 트래픽 비율: 40% 이상
  • 주요 ISP 및 클라우드 서비스(구글, 아마존, 애플 등)는 IPv6 지원

✔️ IPv6 전환 속도가 느린 이유:

  • 기존 네트워크 장비와의 호환성 문제
  • 기업 및 ISP의 투자 비용 문제
  • NAT 기반 IPv4 네트워크가 여전히 유지되고 있음

📌 IPv6 도입이 가속화되고 있지만, IPv4와의 공존이 당분간 지속될 것으로 예상됨

📌 결론

✅ IPv4 주소는 한정된 개수(약 43억 개)로 인해 고갈 상태에 도달했다.
✅ 인터넷 사용 증가, 비효율적인 초기 주소 할당, IPv4 주소 거래 등으로 인해 문제가 가속화되었다.
✅ NAT, CIDR, IPv4 주소 재사용 등의 임시 해결책이 사용되고 있지만, 근본적인 해결책은 아니다.
✅ IPv6로의 전환이 필수적이며, 점진적으로 IPv6 지원이 확대되고 있다.