1. Isolated Wired LAN and Wireless LAN
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Isolated Wired LAN : 물리적으로 타 네트워크와 분리되어 독립적인 네트워크를 이루고 있는 구조. 이 네트워크는 인터넷이나 다른 외부 네트워크와 연결되어 있지 않다. 데이터는 오직 LAN 내부에서만 전송되며, 외부와의 연결이 차단되어 있다.
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Wireless LAN (ad hoc network) : 고립된 무선 LAN 환경은 고립된 유선 LAN 환경과 마찬가지이지만, 무선이다. 이런 고립된 무선 LAN은 물리적 배선 연결이 제한되는 장소에서 많이 사용된다.
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Connecting to Other Networks
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Wired Network : 내부 네트워크를 이어주는 스위치와 외부 네트워크의 라우터를 통해 연결된다.
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Infrastructure Network : 무선 LAN 환경에서 가장 일반적으로 사용되는 네트워크 구조이다. 무선 장치들이 Access Point (AP, 액세스 포인트)에 연결되고, 이 AP는 유선 네트워크(라우터)와 연결된다. 즉, AP는 일종의 스위치 역할을 한다고 볼 수 있다.
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2. Access Control with Wireless LAN
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Access Control : 유선 LAN에서 사용되는 CSMA/CD 알고리즘은 무선 LAN에 적용하기에 부적합하기 때문에, CSMA/CA 알고리즘을 사용한다. 즉, 충돌 감지보단 충돌 회피 방식을 채택했다.
- Hidden station problem : 무선 장치는 감지할 수 있는 물리적 거리의 한계가 명확하다. 따라서 무선 장치는 서로의 신호를 감지하지 못하는 경우가 많으므로, 충돌 발생 감지가 어렵다. 이를 은닉 스테이션 문제라고 부른다.
- Hidden station problem : 무선 장치는 감지할 수 있는 물리적 거리의 한계가 명확하다. 따라서 무선 장치는 서로의 신호를 감지하지 못하는 경우가 많으므로, 충돌 발생 감지가 어렵다. 이를 은닉 스테이션 문제라고 부른다.
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CSMA/CA and NAV
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CSMA/CA
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무선 LAN에서 사용되는 대표적인 접근 제어 방식이다.
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충돌 회피를 목표로 한다.
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무선 호스트가 데이터를 전송하기 전에 매체가 사용 중인지 감지한다.
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매체가 사용 중이라면 일정 시간동안 기다린 후 재전송을 시도한다.
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링크를 감지할 때, CTS 신호를 통해 신호 증폭 효과를 얻는다.
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NAV(Network Allocation Vector)
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CSMA/CA 동작을 보완하는 메커니즘이다.
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무선 호스트가 데이터를 전송하기 전에 RTS(Request to Send) 프레임을 보낸다.
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수신 호스트는 이에 대한 응답으로 CTS(Clear to Send) 프레임을 보낸다.
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RTS/CTS 프레임에는 데이터 전송에 필요한 시간 정보가 포함된다.
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다른 호스트들은 이 정보를 바탕으로 NAV를 설정하여, 해당 시간동안 매체 접근을 제한한다.
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전송이 완료되면, 수신 호스트는 ACK 메시지를 링크 전체에 보내 데이터 전송이 완료되었음을 알린다.
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3. IEEE 802.11
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IEEE 802.11 : 무선 LAN의 물리계층과 데이터 링크계층에 대한 표준을 정의한 프로젝트이다. 이는 Wireless Ethernet(무선 이더넷)이라고도 불리운다. IEEE 802.11 무선 LAN 표준에서 정의하고 있는 서비스 구조는 다음과 같다.
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Basic Service Set (BSS, 기본 서비스 셋)
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하나의 액세스 포인트(AP)와 그 AP에 연결된 무선 클라이언트들로 구성된다.
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클라이언트들은 AP를 통해 서로 통신한다.
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단일 BSS 내에서는 AP가 클라이언트들의 접속을 관리한다.
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Extended Service Set (ESS, 확장 서비스 셋)
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여러 개의 BSS가 라우터에 의해 연결된 구조이다.
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각 BSS의 AP는 고유한 SSID(Service Set Identifier)를 가지고 있다.
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클라이언트는 SSID를 통해 특정 BSS에 접속할 수 있다.
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3-1. IEEE 802.11 vs Wi-Fi
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IEEE 802.11
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무선 LAN 기술에 대한 IEEE 표준 사양이다.
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무선 LAN 연결을 위한 절차, 제한 사항, 값, 알고리즘 등을 정의한다.
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기술 표준을 정의하지만, 실제 제품의 호환성을 보장하는 것은 아니다.
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Wi-Fi (Wireless Fidelity)
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Wi-Fi Alliance라는 단체가 소유하는 브랜드 명이다.
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Wi-Fi Alliance에서 정의한 사전 테스트를 통과한 제품에 부여하는 인증 마크이다.
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Wi-Fi 제품은 IEEE 802.11 표준을 준수한다.
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Wi-Fi 인증을 통해 여러 제품들 간 상호 호환이 보장된다.
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3-2. Bluetooth
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Bluetooth : 단거리 무선 LAN 기술로, 가까운 거리에 있는 다양한 장치들을 연결하기 위해 설계되었다.
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특징
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Ad hoc network : 별도의 인프라 없이 서로 자율적으로 네트워크를 구성함
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Piconet : 서로 검색 가능한 장치들이 연결되어 작은 규모의 네트워크를 형성함
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한 장치가 Primary 장치가 되고, 나머지는 Secondary 장치가 되어 Primary 장치에 연결되는 형태이다.
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4. MAC Sublayer
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MAC(Media Access Control) : MAC 계층에는 다음과 같은 두 가지 하위 계층(DCF, PCF)이 정의되어 있다. 이 두 계층은 LLC(Logical Link Control) Sub Layer와 Physical Layer 사이에 위치한다. MAC 계층에 대한 내용은 IEEE 802.11에 자세히 정의되어 있다.
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Distributed Coordination Function (DCF, 분산 조정 기능)
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기본적인 MAC 메커니즘을 수행한다.
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경쟁 기반의 무작위 접근 방식(Random Access)을 사용한다.
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충돌 감지 및 회피 기능을 제공한다.
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Point Coordination Function (PCF, 점 조정 기능)
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선점 기반의 비경쟁 접근 방식을 사용한다.
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AP(Access Point)가 중앙 제어기 역할을 수행한다.
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실시간 트래픽을 제어하는 데 유리하다.
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IEEE 802.11 무선 LAN 표준에서 정의하는 데이터 프레임 포맷
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FC (Frame Control, 2byte) : 프레임의 유형과 다양한 제어 정보를 포함
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D (Duration, 2byte) : 프레임 전송에 필요한 시간 정보를 포함한다.
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Address Mechanism : IEEE 802.11의 주소 지정 메커니즘은 FC 필드의 To DS와 From DS 플래그 값에 따라 4가지 경우로 구분된다.
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SC (Sequence Control, 2byte) : 프레임의 시퀀스 번호를 포함한다.
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Frame body (0 ~ 2312byte) : 실제 데이터가 포함된 부분이다.
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FCS (Frame Check Sequence, 4byte) : 프레임 전체에 대한 에러 체크 정보를 포함한다.
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5. Physical Layer
- Physical Layer with IEEE 802.11 : IEEE 802.11 표준의 물리 계층에는 총 6가지 구현 사항이 정의되어 있다. 이 중 적외선 방식을 제외한 모든 구현은 ISM(Industrial, Scientific and Medical) 주파수 대역을 사용한다.
