무선 네트워크 IEEE 802.11

무선 네트워크 IEEE 802.11 팀 원 : 김 홍 덕 (20011115) 김 재 환 (20011369)

목차 • 무선 네트워크 개요 • 무선 랜의 정의 • 무선 랜의 장·단점 • 무선 네트워크 토폴로지 • 무선 네트워크 구조 • 무선 랜 통신 방식 • 802.11 Media Access Protocols

무선 네트워크 개요 • 네트워크 케이블을 사용하지 않고 컴퓨터를 연결 • 다른 무선 컴퓨터와 직접 통신 가능 • 무선 액세스 포인터를 통해 기존 네트워크에 연결하는 것이 가능

무선랜의 정의 • 네트워크 시스템 구축 시 케이블을 사용하지 않고 전파나 적외선 등을 이용하여 대기를 통신채널로 사용하는 네트워크 장치 • 유선랜의 확장 또는 대안으로 구현된 유연한 데이터 통신 시스템

무선랜의 장점(1) • 무선LAN을 도입하면 회사 및 가정에서 네트워크 선이 불필요 • 배선 변경 및 추가 배선 작업이 불필요해 시간과 비용이 절감 • 케이블링 문제 해결(설치/유지보수/확장용이)

무선랜의 장점(2) • 네트워크가 불가능했던 지역에 네트워크 구축이 가능 • 로밍 기능으로 이동 시에도 네트워크 이용이 가능 • 단 시간 내에 네트워크 환경 구축

무선랜의 단점 • 높은 구축 비용 • 보안의 취약성 • 유선랜의 속도에 비해 낮은 속도

무선네트워크 토폴로지 • Ad Hoc 토폴로지 • Infrastructure 토폴로지

Ad Hoc 토폴로지 • BSS 안의 모든 네트워크 장치가 휴대용이거나 이동용일 경우의 배치 • 서로 통신이 가능한 무선 NIC를 장착한 컴퓨터의 그룹을 구성 • 이 무선 토폴로지의 컴퓨터는 지원하는 통신 범위 내에 있어야 함 • 집이나 소규모 네트워크에 가장 적당 • Access Point 없이도 작동 가능

Ad Hoc 네트워크 구성 무선 랜 카드만으로 네트워크 구성

Infrastructure 토폴로지 • 네트워크 AP(Access Point)라 불리는 무선 트랜서버가 설치된 컴퓨터로 구성 • 네트워크에 표준 케이블에 의해 연결 • 토폴로지 내의 컴퓨터는 무선 트랜시버를 통해 케이블로 연결된 네트워크간의 통신 • 노트북과 같은 소수의 무선 컴퓨터를 사용하는 네트워크에 적합 트랜시버 : 단일 몸체에 송신기와 수신기를 결합한 것 일반적으로 안테나를 포함

Infrastructure 네트워크 구성 AP 중계장치를 UTP 케이블을 사용하여 허브에 연결 무선 랜 사용자는 AP와 통신 을 하고 허브를 거쳐 외부 네트워크에 접속 초고속 모뎀에서 나온 이더넷 케이블과 AP를 연결하여 인터넷으로 사용

무선랜의 구조 • BSS(Basic Service Set) • ESS(Extended Service Set) • 분산시스템(Distribution System) • AP(Access Point)

BSS(Basic Service Set) • 무선 단말기로 통신 할 수 있는 장비가 갖춰진 지리학적인 지역 • 각 무선 장치는 각각의 장비의 운영범위가 있고 서로 겹치는 범위가 BSS • AP가 없는 BSS는 단독 네트워크이며 다른 BSS로 데이터 송신 불가능

BSS(Basic Service Set) 구성

ESS(Extended Service Set) • AP를 가진 2개 이상의 BSS로 구성 • BSS들은 보통 유선 LAN인 분산 시스템을 통해 연결 • 이동 또는 고정 두 가지 형태의 지국 사용 • 이동국 : BSS 안의 통상적인 지국 • 고정국 : 유선 LAN의 한 부분인 AP 지국 • BSS들이 서로 연결될 때 기반구조 네트워크를 이룸

ESS(Extended Service Set) • 네트워크에서 도달 범위 내에 있는 지국들은 서로 AP 없이 통신 가능 • 서로 다른 BSS 안에 있는 지국간의 통신은 AP를 통해서 가능

분산시스템(Distribution System) • 여러 개의 BSS를 연결하여 정보를 주고받을 수 있는 기반 기능을 제공 • BSS의 AP들을 연결 • 유선 또는 무선 시스템으로 구성 가능

AP(Access Point) • 단말기능을 가지고 있고 분산시스템에 접근을 가능하게 해주는 객체 • 단말과 유선 LAN과의 연계를 제공 • 상대적으로 고정된 반경을 가지고 BSS의 기본 단말기능 • 지원할 수 있는 채널 수는 보통 3 ~ 15 채널

무선랜 통신방식 • DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 방식 • FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) 방식 • 적외선(Infrared Light) 방식

DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) • 반송파를 광대역 확산 신호(Spreading Signal)로 직접 변조하여 주파수 대역을 확산시키는 방식 • 2.4GHz ISM 대역을 사용 • 변조의 효율성이 좋음, 신호의 동기가 빠름 • 낮아진 전력밀도로 대역 내 간섭이 적음

FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) • 주파수를 고정하지 않고 시간에 따라 변화시켜 전송하는 방식 • 데이터를 짧은 신호로 나눠 전송하면서 다른 주파수로 호핑 • 간섭과 보안에 뛰어남 • 속도에 대한 제약이 존재 데이터감지를 위한 대역의 순서

적외선(Infrared Light) • 발광 다이오드나 레이저와 같은 가시광선을 이용해 데이터를 전송하는 방식 • 저가이고 전력 소비가 적다 • 통신 보안이 우수, 대역폭이 풍부 • 벽을 통과하지 못함 • 전송 거리 제한, 다중 경로에 의한 분산,빛에 대한 장애

802.11 Media Access Protocols • IEEE 802.11의 OSI 참조 모델

CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) • 무선 LAN에서 일반적으로 사용되는 MAC 알고리즘

CSMA/CA 동작과정 1. 채널이 사용되지 않는다는 사실을 알게 되면 DIFS(Distribute Inter Frame Space)라 부르는 시간 동안 기다린 후, RTS(Request To Send)라 불리는 제어 프레임을 보냄 2. RTS 프레임을 수신한 후 SIFS(Short Inter Frame Space) 라고 부르는 짧은 시간 동안 기다렸다가 목적 지국은 CTS(Clear To send)라고 불리는 제어프레임을 전송 DIFS : DCF로 동작하는 모든 스테이션이 데이터와 관리 프레임을 전송할 때 사용 SIFS : 하나의 프레임 전송이 완료되고 ACK, CTS 프레임 등을 전송하기 전까지의 시간간격 CTS : 목적 지국이 데이터를 받을 준비가 되었다는 것을 알려줌

CSMA/CA 동작과정 3. 발신 지국은 SIFS 시간 동안 기다린 후 데이터를 보냄 4. SIFS 시간 동안 기다린 후 목적 지국은 프레임을 잘 받았다는 확인 응답을 보냄 이 프로토콜에서는 확인 응답이 반드시 필요 이유는 발신 지국에서 목적 지국에 데이터가 잘 도착했는지 알 수 있는 수단이 없기 때문

프로토콜의 충돌 회피의 방법 • 한 지국이 RTS 프레임을 보낼 때, 프레임은 채널 점유에 필요한 시간을 포함 • 이 전송에 의해 영향을 받는 지국은 네트워크 할당 벡터(NAV)라고 불리는 타이머를 만든다 • 이것은 다른 지국이 채널을 사용 중인지 확인하기 전에 얼마만큼 시간을 보내야 하는지 알려줌 • 매번 지국이 시스템에 접근하고 RTS를 보낼 때마다 다른 지국은 NAV를 시작 • 각 지국은 채널을 사용 중인지를 확인하기 위해 물리매체를 감지하기 전에 우선 자신의 NAV 타이머가 끝났는지를 검사하는 것

RTS 또는 CTS 제어 프레임 전송중 충돌 제어 • 두 지국에서 동시에 RTS 프레임을 보내려고 하면 충돌이 발생 • 충돌을 감지할 수 있는 수단이 없다 • 수신자로부터 CTS 프레임을 받지 못하면, 송신자는 충돌이 발생했다고 가정 • 이때 백오프 전략이 사용되며, 송신자는 재전송을 시도

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