무선 네트워크

무선 네트워크는 와이파이(Wi-Fi)와 같은 무선 기술을 통해 데이터를 전송하는 방식으로, 오늘날 인터넷 사용의 핵심적인 역할을 하고 있습니다. Wi-Fi는 가정, 사무실, 공공장소 등에서 가장 일반적으로 사용되는 무선 네트워크 기술이지만, Bluetooth, NFC, 셀룰러 네트워크 등 다양한 무선 기술이 서로 다른 용도에 맞춰 사용됩니다.

Wi-Fi

• QAM (더 많은 데이터)

  QAM의 숫자가 커질수록 더 많은 비트를 하나의 주파수에 실어 전송할 수 있기 때문에 데이터 전송 속도가 빨라집니다.

• OFDM (더 빈번하게)

  여러 개의 서브캐리어를 사용하여 데이터를 동시에 전송하는 기술입니다. 주파수를 효율적으로 나누어 여러 데이터를 동시에 보내므로, 속도와 효율성이 향상됩니다.

• MIMO (더 많은 장치)

  여러 송수신 안테나를 사용하여 데이터를 동시 다발적으로 전송하는 기술입니다. 여러 채널을 동시에 사용하여 속도와 범위를 높일 수 있습니다.

- 보안

1. 종류와 인증방식

• WEP (Wired Equivalent Privacy)

  WEP는 Wi-Fi 보안의 초기 표준으로, 데이터를 암호화하는 방식이지만, 현재는 취약점이 많아 보안상 안전하지 않습니다.

  • 인증방식: 공개키 기반의 동적 키 방식 사용.
  • 보안성: 낮음, 현재는 더 이상 사용하지 않음.
    한번 만들어지면 절대 바뀌지 않는 암호화 키 때문에 보안이 쉽게 뚫렸다.

• WPA (Wi-Fi Protected Access)

  WPA는 WEP의 취약점을 보완하기 위해 개발되었습니다. 한 패킷에 한번씩 지속적으로 암호화를 해서 보안을 더 철저히 합니다.

  • 인증방식: TKIP(Temporal Key Integrity Protocol) 사용. 이는 WEP에서 사용되던 고정 키 대신, 동적으로 키를 갱신하는 방식입니다.
  • 보안성: WEP보다 높지만, 여전히 취약점이 존재해 현재는 거의 사용되지 않음.

• WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2)

  WPA2는 WPA의 후속 버전으로, AES(Advanced Encryption Standard) 암호화 방식을 사용하여 보안을 강화했습니다.

  • 인증방식:
    • PSK (Pre-shared Key): 미리 설정된 키를 통해 인증하는 방식. 가정용 네트워크에서 주로 사용.
    • EAP (Extensible Authentication Protocol): 보다 복잡한 인증을 제공하는 방식으로, RADIUS 서버와 연동하여 기업 네트워크에서 주로 사용.
  • 보안성: WPA2는 매우 높은 보안을 제공하며, 현재 대부분의 Wi-Fi 네트워크에서 사용됩니다.

• WPA3 (Wi-Fi Protected Access 3)

  WPA3는 WPA2의 후속으로, 더욱 강화된 보안 기능을 제공합니다.

  • 인증방식:
    • PSK: 더 강력한 암호화 방식과 자동 키 교환을 통해, 패스워드가 추측되기 어려운 보안을 제공합니다.
    • EAP: WPA2에서 제공하는 EAP 방식과 비슷하지만, 더욱 강력한 보안 수준을 제공합니다.
    • SAE (Simultaneous Authentication of Equals): WPA3의 주요 특징으로, 패스워드 추측 공격을 방어합니다.
  • 보안성: WPA3는 WPA2보다 보안이 강화되어, 암호화에 대한 공격을 방어할 수 있습니다. WPA2의 비밀번호 추측 공격을 방지하며, 더욱 안전한 암호화 방식을 사용합니다.

2. 암호화방식 (Encryption Methods)

암호화방식은 Wi-Fi에서 주고받는 데이터를 외부에서 도청하거나 변조할 수 없도록 보호하는 역할을 합니다. 주요 암호화 방식은 다음과 같습니다:

• WEP 암호화

  WEP는 RC4 스트림 암호화 방식을 사용합니다.
  그러나 이 방식은 암호화 강도가 낮고 재사용 가능한 키를 사용하는 문제로 쉽게 해킹될 수 있습니다.

  • 보안성: 낮음.

• TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)

  WPA에서 사용되는 암호화 방식입니다.
  RC4를 사용하지만, 동적 키를 생성하여 보안성을 다소 개선한 방식입니다.
  하지만 여전히 취약점이 존재하여 현재는 더 이상 권장되지 않습니다.

• AES (Advanced Encryption Standard)

  WPA2와 WPA3에서 사용되는 최신 암호화 방식입니다.
  블록 암호화 방식으로, 더 강력한 암호화와 보안을 제공합니다.
  AES는 256비트 키를 사용하는 것이 일반적이며, 더 높은 암호화 강도와 보안을 제공합니다.

  • 보안성: 매우 높음, 현재 가장 안전한 암호화 방식으로 인정받고 있습니다.

• GCMP (Galois/Counter Mode Protocol)

  WPA3에서 사용되는 최신 암호화 방식으로, AES를 기반으로 하는 고속 암호화 방식입니다.
  GCMP는 암호화 및 인증을 동시에 처리하는 방식으로, WPA3에서 더욱 향상된 보안을 제공합니다.

Wi-Fi 4 (IEEE 802.11n) - 2007년 발표

• 주파수 대역: 2.4GHz 및 5GHz 대역 모두 지원 (듀얼 밴드).
• 최대 속도: 이론상 최대 1.2Gbps.
• 기술적 특징:
  • MIMO (Multiple Input Multiple Output): 여러 안테나를 사용하여 데이터 전송 속도를 높임.
  • OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing): 주파수 효율성을 높이고 신호 간섭을 줄이는 기술.
• 주요 변화: 이전 세대인 Wi-Fi 3(802.11g)보다 더 빠른 속도와 안정성을 제공하며 HD 스트리밍 및 온라인 게임 등 대역폭 요구가 높은 작업 지원.

Wi-Fi 5 (IEEE 802.11ac) - 2013년 발표

• 주파수 대역: 5GHz 대역에 최적화.
• 최대 속도: 이론상 최대 3.5Gbps.
• 기술적 특징:
  • MU-MIMO (Multi-User MIMO): 여러 사용자가 동시에 데이터를 전송받을 수 있도록 개선.
  • 채널 대역폭 확장: 최대 160MHz 채널 폭 지원으로 데이터 전송 속도 향상.
  • 256-QAM (Quadrature Amplitude Modulation): 데이터 패킷의 효율적 전송.
• 주요 변화: 스트리밍 서비스, 클라우드 서비스와 같은 고속 연결이 필요한 환경에 적합.

Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) - 2019년 발표

• 주파수 대역: 2.4GHz 및 5GHz 모두 지원 (Wi-Fi 6E에서는 6GHz 대역 추가).
• 최대 속도: 이론상 최대 9.6Gbps.
• 기술적 특징:
  • OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access): 하나의 채널을 여러 사용자 간에 효율적으로 나누어 사용.
  • TWT (Target Wake Time): IoT 기기의 배터리 소모를 줄이기 위한 기술.
  • 1024-QAM: 데이터 전송 효율성 증가.
  • MU-MIMO 업그레이드: 업링크와 다운링크 모두 지원.
• 주요 변화: 고밀도 네트워크 환경(예: 스마트홈, 공공장소 등)에서의 효율성과 성능 향상.

Wi-Fi 6E - 2021년 발표

• 6GHz 대역 추가: 2.4GHz와 5GHz 대역 외에 6GHz 대역을 도입.
• 추가 채널: 대역폭 확장으로 혼잡도 감소와 높은 속도 제공.
• 주요 변화: Wi-Fi 6의 기술을 확장하여 더 많은 기기를 연결하고 초저지연성을 제공.

Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be) - 2024년 발표

• 주파수 대역: 2.4GHz, 5GHz, 6GHz 모두 지원.
• 최대 속도: 이론상 최대 46Gbps.
• 기술적 특징:
  • 320MHz 채널 폭: Wi-Fi 6의 두 배에 달하는 채널 폭으로 초고속 데이터 전송 가능.
  • 4096-QAM: 데이터 전송 효율 극대화.
  • MLO (Multi-Link Operation): 여러 대역폭을 동시에 사용하여 혼잡을 줄이고 안정성 향상.
  • 더 나은 MU-MIMO: 동시 연결 효율이 크게 개선.
  • 초저지연성: AR/VR 및 실시간 게임과 같은 애플리케이션에 적합.
• 주요 변화: 차세대 기술(AR/VR, 메타버스 등)을 지원하는 초고속, 초저지연 네트워크.

※ 우리가 Wi-Fi 뒤 번호를 몰랐던 이유

802.11ax부터 버전 번호(Wi-Fi 6)를 부여해서 혼동을 최소화하기로 했다. 기존 널리 사용되던 Wi-Fi(802.11n 등)에도 버전 번호가 부여되었다. Wi-Fi 3 이전은 공식번호가 부여되지 않았다. 와이파이 각 버전은 다음과 같다.

또한 호환을 위해 하위 표준을 지원하는 경우에는 혼동을 방지하기 위해 각 소규격 사이에 "802.11b/a/n/ac/ax/be"와 같이 슬래시(/)를 넣기도 한다. (원래는 802.11ab 이렇게 썼고, 802.11ab는 802.11aa처럼 advance가 아님)

실생활 예제

Wi-Fi 6E를 사용하고 있으며 WPA3-Personal (WPA3-SAE) 보안방식을 사용하고 있다.