[Network] Wireless

bin1225·2024년 7월 9일

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KOCW 컴퓨터네트워크-이석복 강의를 수강하며, 해당 내용을 바탕으로 배운 점들을 정리하였다.

무선 네트워크의 특징

무선 네트워크 신호는 파장의 형태로 퍼져나간다. 따라서 다음과 같은 특징을 가지게 된다.

decreased signal strength
파장은 거리가 멀어지면 세기가 약해진다.
interference from other sources
같은 주파수로 이루어진 다른 파장의 영향을 받는다.
multipath propagation
퍼져나가는 형태이기 때문에 경로가 여러개이다.

multiple sender, receiver

Hidden terminal problem
각 AP(Access Point)는 신호를 탐지할 수 있는 범위의 한계가 있다. 또 장애물이 존재하는 경우에도 탐지 범위가 제한된다.
그래서 자신이 탐지할 수 있는 범위 내에서 통신이 이뤄지지 않을 때 데이터를 전송한다고 해서 충돌이 발생하지 않을 거라는 보장이 없다.

위 그림에서 A와B가 통신을 하는 상태여도 C의 탐지 범위에서 B는 통신을 하지 않는 상태이다. 따라서 C도 데이터를 전송하게 되고 충돌이 발생한다.

Signal attenuation
거리가 멀어지면 신호가 약해진다. 따라서 거리가 먼 A,C는 서로의 통신 진행 여부를 알 수가 없다. 따라서 B와 통신하는 과정에서 충돌이 발생할 가능성이 높아진다.

유선 네트워크에서 케이블을 통해 데이터를 전송하지만, 무선 네트워크에서는 전파를 이용해 서로 통신한다.
이 차이점 때문에 통신 방식에 차이가 발생한다.

무선 네트워크 통신

LAN 구조

Basic Service Set(BSS)
- AP(access point)
- wireless hosts

무선 통신의 입출구로서 작동하는 AP가 유선으로 라우터와 연결된다.
무선 통신 기기들은 AP를 통해 네트워크에 접근하여 통신한다.

AP scanning

무선 기기들은 AP를 탐지하여 접근한다.

passive scanning
AP에서 주기적으로 자신의 정보를 알리는 신호를 발산한다.
해당 신호를 탐지한 host가 탐지되는 신호 중 접근할 AP를 결정한다.
active scanning
host가 탐지 범위 안에 있는 AP들에게 정보를 요청한다.
해당 신호를 탐지한 AP가 자신에 대한 정보를 알리는 신호를 발산한다.
host가 접근할 AP를 결정한다.

MAC Protocol: CSMA/CA

무선 네트워크 통신의 경우 Collision detection이 불가능하다.
즉 탐지 가능한 범위 안에서 충돌이 발생하지 않았더라도 실제로 충돌이 발생했을 가능성이 존재한다.

이러한 특징 때문에 유선 네트워크와 프로토콜의 차이가 발생한다.

충돌 감지가 정상적으로 이뤄지지 않기 때문에, 충돌이 발생하면 즉시 전송을 멈추는 유선 네트워크와 달리 모든 데이터를 전송하며 자원을 더 낭비시킨다. 따라서 효율적인 통신을 위해서는 추가적인 해결방안이 필요하다.

ACK를 통한 정상 수신 확인

앞서 말했듯 무선 네트워크에서 충돌감지가 되지 않았다고 해서 정상적인 통신이 이뤄졌다는 보장이 없다. (탐지 범위 밖에서 충돌이 발생한 경우 알 수 없다.)

따라서 ACK를 통해 정상적으로 수신했음을 sender에게 알린다.

SIFS
receiver가 ACK를 보내기 전 데이터를 검증하고 ACK 메시지를 만드는 시간이 필요하기 때문에 전송 전 일정 시간을 가진다.
DIFS
SIFS동안 통신이 이뤄지지 않는다고 해서 다른 sender가 메시지를 전송하면 충돌이 발생한다. 따라서 SIFS < DIFS 이고, DIFS시간동안 다른 통신이 감지되지 않는다면 메시지를 전송한다.

RTS-CTS

무선 네트워크 통신에서 Collision은 유선네트워크에서보다 치명적이다. 충돌이 발생해도 전송을 멈추지 않기 때문이다. 따라서 충돌이 발생해도 손실이 크지 않은 메시지를 통해 채널을 확보하고 통신을 진행하는 CSMA/CA(Collision Avoidence) 방식을 사용한다.
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