[네트워크] 5. 무선 LAN(랜)이란? 통신 방식? 전송 제어?

1.네트워크와 종류(LAN, WAN, 인터넷) 및 ISP란?
2. 월드와이드웹(WWW), 프로토콜(Protocol)이란?
3. OSI 7계층, TCP/IP 모델이란? 개념 및 존재 이유?
4. 이더넷이란? 통신 방식? 전송 제어?

5. 무선 LAN(랜)이란? 통신 방식? 전송 제어?
5. 라우팅이란? 통신 방식?
6. www.naver.com 사이트 접속 시 일어나는 일?

무선 랜에 대해 알아보자

1. 무선 LAN(랜)?

- 요약: 유선 케이블 없이도 랜을 구축할 수 있는 기술. 무선 LAN 액세스 포인트가 스위치 혹은 라우터 역할을한다. 무선 LAN 액세스 포인트에 접근해야 랜의 구성원이 될 수 있는데 이를 위해 호스트는 무선 LAN 인터페이스를 가지고 있어야한다. 무선 LAN 인터페이스를 가지고 무선 LAN 액세스 포인트에 접속하게 되면 무선 LAN 인터페이스는 무선 LAN 클라이언트가 된다. 이렇게 무선 LAN 액세스 포인트를 경유하여 데이터 통신을 하는 것을 인프라스트럭쳐 모드(Infrastructure mode)라고 합니다.

 

2. 구성

• 무선 LAN 액세스 포인트: 컴퓨터 네트워크에서 와이파이와 같은 표준을 이용하여 무선 장치를 라우터와 같은 유선 장치에 연결할 수 있게 하는 장치
• 무선 LAN 인터페이스: 무선으로 엑세스 포인트에 접근할 수 있는 NIC. 무선 랜카드라고 생각하면 된다.
• 무선 LAN 클라이언트: 무선 LAN 인터페이스로 무선 LAN에 연결된 기기.
• 인프라스트럭쳐 모드(infrastructure mode): 무선 LAN 액세스 포인트를 경유하여 데이터를 주고 받는 상태.
• 애드혹 모드(Adhoc): 무선랜 인터페이스끼리 데이터를 주고 받는 상태.

<그림1. 무선랜 통신 유형>

 

3. 규격

무선 랜은 사용하는 전파의 주파수 대역과 데이터 전송 방식에 따라 다르게 분류됩니다. 주파수 대역은 2.4Ghz와 5Ghz를 이용하고 데이터 전송 방식은 데이터 전송 속도에 영향을 미칩니다.

<그림2. 무선랜 규격>

 

TMI. Wifi란?
 Wifi-aliance가 무선 랜 기기의 상호 접속성을 인증한 기기 브랜드에 Wifi라고 붙입니다. 이전에는 무선랜 기기끼리 호환이 되지 않는 경우가 많아 이러한 것이 필요했습니다.

 

5. 통신 방식

무선 랜 인터페이스로 무선 랜 엑세스 포인트(AP)와 통신하려면 무선 LAN 링크를 확립(어소시에이션)해야합니다. 어소시에이션을 하려면 무선 랜의 SSID를 알아야합니다. SSID는 무선 랜의 논리적인 그룹을 식별하는 정보입니다. SSID는 최대 32개의 문자로 이뤄져있습니다. SSID는 다른 LAN과 이름이 겹칠 수도 있고 하나의 랜이 다수의 SSID를 가질 수도 있습니다. 무선랜 인터페이스가 AP가 보내는 제어 신호(비콘)을 인지하고 이용할 수 있는 전파의 주파수를 찾습니다. 이후 해당 SSID에 인증을 통해 어소시에이션 요청을 하게되죠. AP는 이후 어소시에이션 응답을 하여 접속 가부를 알려줍니다.

• 어소시에이션(assosiation): 무선 랜에 연결하는 행위
• SSID: 무선 랜의 논리적인 그룹 식별자.

6. 무선 랜의 실효속도(스루풋)은 왜 낮은가?

 실제로 와이파이에 연결하여 작업을 하다보면 속도가 느린 것 부터 끊기거나 연결이 잘 안되는 현상이 발생합니다. 왜 와이파이 즉 무선랜은 유독 그럴까요? 이는 와이파이가 전파를 돌려쓰기 때문입니다. 무선 랜의 규격 속도는 그림2에서 보이듯 상당히 빠릅니다. 하지만 실제 속도(=실효속도, 스루풋)은 이에 절반보다 낮습니다. 이는 무선 랜이 통신할 때 전파를 사용하기 때문입니다. 전파를 사용하면 한번에 한 호스트만 통신할 수 있습니다. 여러 호스트가 같은 주파수대의 전파를 동시에 사용하면 데이터 충돌이 일어나서 통신이 원활히 이뤄지지 않기 때문이죠. 이에 하나의 전송 매체를 이용하는 무선 랜은 전송 제어가할 필요가 생겼습니다. 무선 랜은 이를 CSMA/CA 방식으로 해결합니다.

 

7. CSMA/CA 방식?

 무선 랜은 Carrier Sense Multiple Access & Collision Avoidance 방식으로 전송 제어를 하여 다중 접속을 구현합니다. 즉 Carrier Sense, Collision Avoidance 두가지 방법으로 Multiple Access를 구현한다고 보시면 될 것 같습니다. 두가지 방법에 대해 알아봅시다.

1. Carrier Sense: 무선랜 인터페이스는 주파수 대역을 관찰하며 현재 해당 대역이 사용되고 있는지 확인한다. 전파가 이용중일 때는 대기하고 이용중이지 않을 때는 일정시간 대기합니다.
2. Collision Avoidance: 전파가 이용중이지 않을 때도 랜덤한 시간 대기합니다. 이는 데이터 충돌을 회피하기 위해서입니다. 전파를 이용한 통신은 유선 방식과 달리 충돌을 감지하기가 어렵습니다. 이에 무선 랜은 일정 시간 기다리는 방식으로 충돌 자체를 회피합니다.

*참고: 무선 랜 AP 쪽에서 데이터를 수신하면 이에 대한 응답으로 ACK를 반환합니다.

 

8. 무선 랜에서의 보안 방법?

 무선 랜으로 통신하려면 제어 신호의 전파 주파수만 파악하면 됩니다. 이렇게 쉬운 랜 접근은 랜 보안에 악영향을 끼칠 수 있습니다. 특정 사용자가 데이터를 도청할 수도 있죠. 이에 데이터를 암호화하거나 필요한 사용자만 무선 랜에 접근(사용자 인증)하게 할 필요가 있습니다. 이에 무선 랜은 AES(Advacnced Encryprion Standard)을 암호화에 사용하고 인증에 WPA2(Wifi Protected Access 2)를 사용합니다.