Chapter7. 무선랜

0. 개괄

# IEEE 모바일 기술

WLAN 802.11 - HIPER LAN

WPAN 802.15 - BLUETOOTH

WMAN 802.16 - HIPER MAN (Wibro . wiMAX - 802.16 홍보와 검사 맡는 기관)

# 무선랜

- 크기가 제한된 영역에서 개인에 의해 운영된다.

  ex. 빌딩, 캠퍼스, 집 등

1) 무선랜의 장점 (유선방식과 비교)

 ⓵ 유연성(flexibility)

  무선 커버리지에 위치한 노드는 특별한 제약 없이 통신 가능하다.

 ⓶ 계획(planning)

  무선 Ad-hoc 네트워크는 사전 구축 계획 없이 통신 서비스 제공이 가능하다.

 ⓷ 설계(design)

  작고 독립적인 장치 설계가 가능하다.

 ⓸ 견고성(roubustness)

  천재지변의 상황 속에서도 통신이 가능하다.

 ⓹ 비용(cost)

  무선 네트워크에 사용자를 추가해도 비용이 증가하지 않는다.

2) 무선랜 단점

 서비스 품질, 독점 기술, 규제, 안전성과 보안

1. 적외선 전송과 무선 전송

# 무선랜 설정을 위해 사용되는 두 종류의 기본 전송 기술

 - 적외선

  led나 레이져 다이오드 사용, 방향성광이나 벽 등에 반사되는 산란광 사용

 - 라디오

  면허가 필요없는 2.4 GHz ISM 밴드 사용

2. 인프라 네트워크과 Ad-hoc 네트워크

1) Infrastructure

 - 무선 노드와 AP(Acess Point) 사이에서만 통신이 이루어진다.

 - AP

  매체접속을 제어한다. 다른 무선 및 유선 네트워크로 연결되는 브리지로 동작한다.

2) Ad-hoc

 - 어떠한 인프라도 요구하지 않는다. 

  즉, 각 노드는 다른 노드와 직접적으로 통신할 수 있기 때문에 AP가 필요 없다.

 - 재난 구호 지역에서 사용 가능하다.

3. IEEE 802.11

# IEEE 802.11은 무선랜 기술을 규정.

 이 표준은 무선랜의 특별한 요구사항으로 적응시킨 물리계층 및 매체접속 계층을 규정한다.

 상호 운영성을 유지하기 위해 다른 표준과 동일한 상위계층 인터페이스를 제공한다.

# 목표

 - 단순하고 견고한 무선랜을 규정하는 것.

  시간에 제한되는 비동기 서비스를 제공하기 위해

# 추가적 특징

 - 전력 관리 : 배터리 절약

 - 숨은 노드 문제 처리

 - 전 세계적으로 동작할 수 있는 능력

# 전개 순서

 @ 초기 IEEE 802.11의 시스템 구조와 프로토콜 구조
 @ 물리계층과 매체접속계층
 @ 이 표준의 복잡하고 중요한 관리기능
 @ 802.11a, 802.11b - 더 높은 전송속도를 지원하기 위해 초기 표준 을 향상

3.1 시스템 구조

1) 인프라 기반 네트워크 구조

2) Ad-hoc 네트워크 구조

3.2 프로토콜 구조

3.3 물리계층


3.4 매체접속제어 계층 (MAC layer)


1) 역할


 - 매체접속 제어
 - 로밍, 인증, 전력 유지를 지원


2) 제공되는 기본적인 트래픽 서비스

 - 비동기식 서비스 (asynchronous data service)
    Broadcast와 Multicast를 지원.
    best-effort 모델을 기반으로 패킷을 교환.
    DCF (Distributed Coordination Function)사용하여 구현.


 - 시간제약 서비스 (time-bounded service)
    PCF (Point Coordination Function)를 사용하여 구현


 802.11은 Ad-hoc 네트워크 모드에서 오직 비동기식 서비스만을 제공하지만, 매체접속을 조정하는 AP를 이용해 인프라 기반 네트워크를 사용하면 두 종류의 서비스를 모두 지원할 수 있다.


 즉, 패킷 전송 시 시간지연에 제한을 두지 않을 수 있다.


3) 세가지 기본 접속 매커니즘 정의


  DFWMAC ┬ DCF ┌ CSMA/CA (필수)
         │     └ wRTS/CTS (선택)
         └ PCF (선택)


 - DFWMAC (분산 무선매체 접속제어)
  (Distributed Foundation Wireless Medium Access Control)
  ┌ DCF (Distributed Coordination Function) : 비동기식 서비스만을 제공
  │  
  │ ┌ CSMA/CA  : 기본 방식( rand back-off)방식을 통한 충돌 방지
  │ │            연속적인 패킷들 간의 최소 거리
  │ │            데이터  수신 후 ACK 패킷
  │ │ 
  │ └ wRTS/CTS : RTS, CTS 패킷으로 숨겨진 단말 문제 해결
  │
  └ PCF (Point Coordination Function)
     : 비동기식 및 시간 제한적 서비스를 모두 제공
        AP 필요 : 매체접속을 제어(MAC)하고 경합을 회피하기 위해.


4) 우선순위(Priority)

 - 매체접속의 우선순위(priorities)를 결정하는 3가지 파라미터
    : 서로 다른 프레임 간격(IFS, Inter Frame Space)으로 정의
  ┌ SIFS (Short Inter Frame Spacing)
  │  : ACK, CTS, 폴링 응답을 위한 높은 우선순위
  │
  ├ PIFS (PCF IFS)
  │  : PCF를 사용한 시간-제약 서비스를 위한 중간순위
  │
  └ DIFS (DCF IFS)

     : 비동기 데이터 서비스를 위한 낮은 우선순위

 (SIFS) ACK와 같은 것이 우선순위가 높아야 재전송을 방지할 수 있다.
  -> network가 smooth해짐.


  DCF ┌ CSMA/CA
      └ wRTS/CTS
   : Starvation 발생 가능성! 실시간 통신에서 사용 불가. best effort traffic!



5) CSMA/CA를 사용하는 기본적인 DFWMAC-DCF


 ① 기본 동작

 (sensing)

  노드가 매체를 감지한다.

  CCA(Clear Channel Assessment)로 캐리어 감지

 (idel)

  매체가 DIFS 동안 사용되지 않으면 송신 시작.

 (busy, collision)

  매체가 사용중이면 노드는 DIFS의 주기동안 기다린 후

  충돌을 피하기 위해 슬롯시간의 배수 만큼의 random back-off time 동안 더 기다린다.

 (fairness)

  백오프 시간동안 다른 노드가 이미 매체를 점유하면 백오프 타이며 중지.

   - 다음 매체 경쟁 시, 중지된 이후부터 카운트를 시작해 공정성 부여.

 ② station 간 경쟁

 ③ 유니캐스트 패킷 전송

6) RTS/CTS 확장 DFWMAC-DCF


 ① 유니캐스트 패킷 송신 

  @ RTS->CTS->data->ACK
  @ RTS, CTS로 연결이 생성되면, SIFS 후에 빠르게 data전송 가능.
  @ 만약 sender와 other satation이 RTS를 동시에 보내게 되면 Collision 발생!
   -> receiver는 RTS수신 X -> Time Out -> RTS 재전송!
  @ 다른 노드들은 RTS, CTS 수신 후 NAV (Network Allocation Vector)설정.


 ② 데이터 분할(fragmentation)

  @ 무선랜의 큰 수준의 비트 오류율
   (fragment) 패킷을 작은 단위로 잘라서 보낸다.
    : 오류율은 일정하지만, 작은 프레임만 소실되기 때문에 프레임의 오류율이 줄어든다.
  @ 문제점
   RTS, CTS 너무 많아져 비효율적
  @ 해결책
   frag = data + RTS
   ACK = ACK + CTS
   => 다른 스테이션은 frag, ACK 내부의 예약정보를 이용해 자신들의 NAV조절 


* DFWMAC-DCF 한계
 '최대 접속 지연시간'이나 '최소 전송 대역폭' 보장 불가.
 즉, real time traffic X / best effort traffic O


7) 폴링을 사용하는 DFWMAC-PCF


 * real time traffic 가능. starvation 발생을 막아준다.
 * 동기화되어 있어 PCF 시작 시간을 알고 있다.

 [superframe] ....
 |----|----|----|----|----|----|-->
 [PCF  DCF ][PCF  DCF][PCF  DCF]  


 ┌ PCF - real time traffic   : priority가 높다!
 └ DCF - best effort traffic : pCF가 쓰고 남는 부분 사용.

 @ t1~t2 : PCF, AP가 폴링을 해 
 @ 
4. HIPERLAN

5. 블루투스

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웹서버가 필요해. - 1. 우분투

1. 우분투

지금 내가 사용하고 있는 UBUNTU와 리눅스 입문 시 접하게 된 Fedora.

둘 다 비주얼 적으로 상당히 매력적이다. 

우분투의 경우 데스크탑 이용자들이 편리하게 쓸 수 있도록 상당한 노력을 하고 있는것 같다.

우분투에 익숙해지기 까지


새로운 OS를 접한다는 것은 꽤 재미있습니다. 조금은 불편하지만 구경할 거리도, 신기한 것도 많이 있습니다. 게다가 리눅스는 모든 코드가 오픈되어 있어 그 속을 들여다 볼 수도 있죠. 내가 할 수 있는 것이 몇 가지 밖에 되지 않는다는 사실을 깨닫기 전까지는 마치 처음 가보는 나라에 관광하러 가는 느낌이 들 정도로 흥미롭습니다.


처음 우분투를 접하면서 각종 환경에 가상머신까지 돌려가며 수 십 번 설치하고 지우는 것을 반복했습니다. 윈도우95를 처음 설치했을 때의 기분이 들었다고 할까요? 그저 아무 것도 하지 않아도 알아서 다 해주는 윈도우7과는 달리 이것저것 손봐줘야 할 것들이 있었거든요. 그리고 말로 표현이 안 되는 윈도우 95와 같은 불편한 무언가가 있었습니다.


지금은 리눅스에 어느 정도 익숙해졌다고는 하지만 아직도 불편한 사실은 어쩔 수 없습니다. 그 중 우리나라 인터넷 환경도 크게 한 몫을 차지했지요. 그리고 자바관련 개발을 할 때는 매우 편하지만, 바쁜 일상 속에서 마소(MS) 시리즈물이 필요할 때는 대책을 찾는 것 보다 그냥 윈도우를 사용하는 것이 편한 것은 사실입니다.


우분투를 선택한 가장 큰 이유는 리눅스 중에서도 사용자가 쉽게 다가갈 수 있다 것이었습니다. 확실히 데비안, 페도라 보다 처음 접할 때 느낌은 편하고 좋았습니다. 그래도 아직은 윈도우가 훨씬 편하다는 사실은 부정하지 못하겠습니다. 초등학교 때부터 15년 넘게 윈도우만 써왔으니 당연한 이야기일 지도 모릅니다. 그래서 우분투에서 윈도우보다 쉽게 할 수 있는 것이 무엇이 있을까? 라는 생각을 하다 서버를 구축하기로 마음먹었습니다.




서버 구축하기


대학에서 네트워크 전공수업은 죄다 골라들었지만, 실상 사용할 줄 아는 기술이라고는 인터넷 연결과 파일을 주고받는 것, 서버가 죽었는지 알아보려고 ping을 날려보는 것이 전부라 해도 과언이 아닙니다. 이정도 실력으로 과연 서버구축은커녕 시작이라도 할 수 있을까? 라는 의문이 들더군요. 하지만 우리에겐 구글신이 있기 때문에 검색만 으로도 무엇이든 할 수 있습니다.


무작정 서버구축을 하기로 결심하면서 책장에 전시되어있던 전공 서적을 펼쳐봤습니다. 다행히도 제 머리는 책에 어디쯤에 어떤 내용이 있다는 것을 기억하고 있었죠. 그렇게 며칠 동안은 구글링과 책을 뒤져가며 알고 있는 것과 알아야할 것들을 정리해 나갔습니다. 당시에 자료들을 꽤나 꼼꼼하게 정리했다고 생각했는데 지금 들춰보니 빠진 부분도 많고 순서도 뒤죽박죽에 형편없어 보이네요.


그렇게 알아낸 것들을 그대로 따라해 보고, 그 다음엔 책을 통해 얻은 정보를 더해 다시 설치하는 것을 반복했습니다. 그렇게 웹서비스, 텔넷, FTP, 편집기능, 컴파일기능 등등 학교 리눅스 서버에서 사용해보던 환경을 만들고 각종 설정을 원하는 대로 바꾸어 보기도 했죠. 그런데 덕지덕지 붙여나가다 보니 3주 만에 불안한 조짐을 보였고 더 이상 서버를 건드릴 수 없는 상황까지 갔습니다. 언젠간 갈아엎어야할 운명이지만 그동안 들인 시간이 아까워 웹 게시판과 파일서버만 살려놓은 채 몇 달 간을 더 버텼습니다.


한 달 정도 서버를 구축하고 공부하면서 이 분야에 관련된 많은 기억들을 정리할 수 있었습니다. 그동안 들었던 전공 수업 하나하나가 깨알같이 도움이 되었고 내 손으로 만들어 나간다는 것이 재미있었습니다. 하지만 밤을 새가며 해도 해결되지 않아 수없이 책을 들쳐보면서 스트레스를 받았던 기억은 지우고 싶군요. 지나고 생각해보면 별거 아닌 문제들인데 그 땐 왜 그렇게 어려웠는지 모르겠습니다.

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