[네트워크 이론] 무선 네트워크

이글은 혼자 공부하는 네트워크(저자 : 강민철)의 책과 강의 내용을 개인적으로 정리하는 글임을 알립니다.

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와이파이와 802.11

IEEE 802.11은 무선 LAN의 표준이며, 와이파이(Wi-Fi)의 기술 기반이다.

• 유선 LAN이 IEEE 802.3(이더넷)을 기반으로 하는 것처럼, 무선 LAN은 IEEE 802.11 표준을 따른다.
• IEEE 802.11 뒤에 붙는 알파벳(b, g 등)은 세부 규격을 의미하며, 주파수로는 2.4GHz와 5GHz 대역이 주로 사용된다.

 

802.11의 세부 규격은 주파수, 전송 속도, 전송 거리, 변조 방식 등에 따라 달라진다.

• 버전별로 성능 차이가 있기 때문에 제품 스펙에 따라 지원 주파수와 최대 속도도 달라진다.
• 와이파이를 선택할 때 ‘2.4G’ 또는 ‘5G’라고 표기되는 것은 이 때문이다.

 

와이파이(Wi-Fi)는 IEEE 802.11을 기반으로 한 브랜드명이며, 인증 마크 역할을 한다.

• 오늘날 ‘와이파이’라는 용어는 ‘IEEE 802.11 표준을 따르는 무선 LAN 기술’을 가리키는 말로도 많이 사용되지만, 본래는 와이파이 얼라이언스라는 비영리단체의 트레이드 마크(브랜드) 이름이다.
• 와이파이는 다음 표의 내용처럼 ‘와이파이 4’, ‘와이파이 5’ 등으로 구분할 수 있는 세대가 있고, 각 세대는 각기 다른 IEEE 802.11 표준 규격을 준수한다.
• 이러한 이유로 와이파이는 일종의 인증 마크 역할을 한다. 특정 제품에 특정 와이파이 인증 마크가 붙어 있을 경우, 해당 제품이 특정 IEEE 802.11 규격을 지켰음을 알 수 있고, 다른 제품과의 호환성도 알 수 있기 때문이다.

 

 

무선 네트워크는 같은 2.4GHz 또는 5GHz 대역을 사용하더라도 서로 다른 독립된 네트워크들이 존재할 수 있다.

이러한 경우, 서로 간섭하지 않도록 해당 주파수 대역은 여러 개의 하위 주파수 구간인 ‘채널(channel)’로 세분화되어 통신이 이루어진다.

각 채널에는 고유 번호가 있으며, 이를 통해 세부 주파수를 구분할 수 있다.

채널은 일반적으로 자동 설정되지만 수동 설정도 가능하다.

같은 공간에서 여러 네트워크가 혼재할 경우, 간섭이 적은 채널을 수동으로 지정하는 것이 좋다. 예를 들어 2.4GHz 대역에서는 1번, 6번, 11번 채널이 서로 주파수가 겹치지 않아 간섭이 적다.

반면, 인접한 채널을 사용할 경우 간섭이 발생해 성능 저하나 연결 불안정의 원인이 될 수 있다.

 

AP와 서비스 셋

무선 네트워크를 구성하려면 AP(무선 액세스 포인트)가 필요하며, 이는 무선 기기들을 연결하고 유선망과의 중계 역할도 수행한다.(공유기)

AP는 일반적으로 유선 네트워크와 연결되어 무선 LAN 장치들이 인터넷에 접속하거나 서로 통신할 수 있도록 중계하는 장치이며, 이처럼 AP를 중심으로 통신이 이루어지는 구조를 인프라스트럭처 모드라고 한다.

AP에 연결된 여러 무선 기기들이 형성하는 집합을 서비스 셋(Service Set)이라 하며, 같은 서비스 셋에 속한 기기들은 같은 무선 네트워크에 포함된다.

이러한 무선 네트워크 집합은 하나의 논리적인 네트워크로 간주되며, 실제 환경에서는 하나의 AP를 중심으로 다양한 장치들이 같은 서비스 셋을 공유하게 된다.

 

여러 서비스 셋을 구분하기 위해 고유 식별자인 SSID(서비스 셋 식별자)를 사용한다.

SSID는 무선 네트워크의 이름이며, 사용자는 이 SSID를 기준으로 네트워크를 식별하고 선택할 수 있다. SSID는 각기 다른 서비스 셋을 구분하기 위한 이름표 역할을 한다.

BSS와 ESS
인프라스트럭처 모드에서 구성된 무선 LAN은 하나의 AP만 사용하는 경우 BSS(Basic Service Set)라 하고, 여러 개의 AP로 구성된 경우 ESS(Extended Service Set)라 한다.
이 글에서 ‘서비스 셋’, ‘무선 LAN’, ‘무선 네트워크’라는 표현은 BSS를 기준이다.

SSID는 무선 네트워크의 이름으로, 사용자는 와이파이에 접속할 때 해당 SSID를 통해 네트워크를 식별하고 선택한다. 우리가 일상에서 접하는 와이파이 이름들이 바로 SSID이며, 현재 연결 중인 무선 네트워크 속성에서도 이를 확인할 수 있다.

AP는 자신의 존재를 외부에 알리기 위해 주기적으로 브로드캐스트 메시지를 보내며, 이 메시지를 비컨 프레임(beacon frame)이라 부른다.

비컨 프레임에는 SSID와 AP의 MAC 주소 등의 정보가 포함되어 있고, 덕분에 사용자는 무선 장치에서 연결 가능한 와이파이 목록을 확인할 수 있다.