Internet Protocol version 6 (IPv6) was announced as the new version of the internetworking protocol designed to address the scalability and service shortcomings of the current standard. During the coexisting period of IPv4 and IPv6, IPv6 would not be compatible with IPv4. Programs and systems based on one protocol cannot communicate with those based on the other. Consequently, it is necessary to develop a smooth transition mechanism that enables applications to continue working while the network is being upgraded. There have been some translation mechanisms proposed by Internet Engineering Task Force (IETF). Among the translation mechanisms, the Network Address Translation-Protocol Translation (NAT-PT) is the most popular mechanism in general situations. However, due to its topology limitation problem, every packet must send/receive through the same NAT-PT router to maintain session information between IPv4 and IPv6. Therefore, NAT-PT must be located at the edge router between IPv4 domain and IPv6 domain. Another problem in that, when the load of translation requests increases, the edge router may become a performance bottleneck. Also when the users try to connect to heterogeneous network, all the edge routers must have NAT-PT function. These problems can be removed by using multiple NAT-PT routers between IPv4 domain and IPv6 domain. To maintain session information between IPv4 host and IPv6 host, we distribute the traffic to NAT-PT routers according to the classification of session level or destination host level.
In this thesis, we propose an NAT-PT distribution mechanism using DNS system. The concept of proposed scheme is when users want to connect to the server, the requests are sent to DNS server for domain name resolving action and the DNS server responds to them with IP address via domain name resolving. By doing so, the user can connect to server with IP address responded from the DNS server. This mechanism can provide IPv4/IPv6 translation service to users even though network's edge router does not have NAT-PT function. And this mechanism can distribute user's requests to the multiple NAT-PT routers, so that NAT-PT router bottleneck can be reduced or eliminated. The proposed mechanism is more effective when most the edge routers do not have NAT-PT function.
IPv6는 현재 사용되고 있는 IPv4의 주소 공간이 부족과 취약한 서비스를 보완하기 위해 제안되었다. 그러나 IPv4를 한 순간에 IPv6로 바꿀 수 없으므로 진화의 단계로서 IPv4와 IPv6망이 공존하는 시점이 존재하게 된다. 이 시점에서 IPv4와 IPv6는 서로 호환되지 않기 때문에, 양쪽의 망을 연결해 줄 수 있는 연동 방법이 필요하다. 따라서 IETF에는 여러 가지 방안의 연동 방안이 제안되었다. 그 중에서 가장 일반적으로 사용되는 방식은 Network Layer에서 동작을 하는 Network Address Translation - Protocol Translation (NAT-PT)이다. 그러나, NAT-PT는 몇 가지 문제를 가지고 있다. 그 문제 중 한가지인 Topology Limitation 문제는 모든 Packet은 NAT-PT가 IPv4 호스트와 사상되는 IPv6 호스트 사이의 Session 정보를 유지하기 위해 항상 동일한 NAT-PT를 통과해야 한다는 것이다. 이로 단점으로 인해 NAT-PT는 IPv4 도메인과 IPv6 도메인의 경계 라우터 (Edge Router)에 1개만 존재할 수 있게 되고 IPv4망 사용자나 IPv6망 사용자가 IPv4/IPv6 변환 서비스를 제공받기 위해서는 반드시 도메인의 경계 라우터에 NAT-PT 기능이 있어야 한다는 문제와 변환에 따른 경계 라우터의 부하 증가로 인해 병목 현상을 일으킨다. 이 문제들 가운데 병목 현상 문제를 해결하기 위해서는 IPv4망과 IPv6망의 경계에 여러 개의 NAT-PT 라우터를 사용하면 된다. 또한 이 때 발생할 수 있는 Session 정보의 일관성 문제를 해결하기 위해 사용자의 packet을 Session 또는 접속 대상 호스트 별로 나누어서 각각 다른 NAT-PT 라우터에게 분산하면 된다. 그리고 반드시 도메인의 경계 라우터에 NAT-PT가 있어야 하는 문제를 해결하기 위해서는 사용자가 발생시키는 packet을 NAT-PT 라우터가 존재하는 네트웍으로 전송해 주면 된다.
따라서 본 논문에서는 도메인의 경계에 NAT-PT 라우터를 여러 개 두어 트래픽을 분산시키고 사용자의 네트웍에 NAT-PT 기능이 없을 때 NAT-PT 기능이 있는 네트웍으로 사용자의 트래픽을 전송시키기 위해 DNS 시스템을 이용한 NAT-PT 분산 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 IPv4망 또는 IPv6망에서 다른 망의 서버에 접속하려고 하면 반드시 DNS 서버로부터 도메인 네임 해석 과정을 거쳐서 응답 받은 IP주소를 목적지로 하여 접속을 한다는 것을 이용하였다.
이를 이용하여 사용자가 도메인 네임 해석 요구를 DNS 서버에게 요구할 때 DNS 서버가 IPv4 호스트와 IPv6 호스트사이의 Session 정보를 구성하고 구성된 정보를 기반으로 변환 서비스를 제공할 NAT-PT의 IP를 실제 요구 도메인의 IP 대신에 응답하였다. 그리고 구성된 Session 정보를 변환 서비스를 제공할 NAT-PT 라우터에 보내서 해당 Packet이 들어오면 변환하도록 하였다. 이런 방법으로 사용자가 IPv4/IPv6 변환 서비스를 받게 될 때 자신의 도메인의 경계에 반드시 NAT-PT가 존재하지 않아도 되며 동시에 여러 개의 NAT-PT를 두어 사용자의 도메인 요구에 따라 다른 NAT-PT 라우터를 할당할 수 있어 NAT-PT의 Topology Limitation 문제와 그와 함께 발생하는 병목 현상 문제를 해결할 수 있었다.
결론적으로 본 논문에서 제안된 DNS 시스템을 이용한 NAT-PT 분산 방법은 사용자가 자신의 Primary DNS 서버를 NAT-PT를 관리하는 DNS 서버로 설정하게 되면 한 개의 도메인 또는 여러 개의 도메인에 둔 1개 이상의 NAT-PT 라우터를 이용하여 IPv4/IPv6 변환 서비스를 받게 됨으로 인해 NAT-PT 라우터의 병목 현상을 제거할 수 있게 되었고 동시에 자신의 도메인에는 없는 NAT-PT 기능을 다른 도메인에 존재하는 NAT-PT를 활용하여 IPv4/IPv6 변환 서비스를 제공받을 수 있게 됨으로 인해서 NAT-PT의 Topology Limitation 문제를 해결할 수 있게 되었다. 제안된 방법은 특히 모든 망의 경계 라우터에 NAT-PT 기능이 도입되기 전인 초기 도입 단계에서 그 효율성을 크게 발휘할 수 있어 IPv6의 새로운 서비스 도입을 앞당길 수 있을 것이다.
