[네트워크] 무선통신 시스템

와이파이 : IEEE 802.11 표준에 기반한 무선 근거리 네트워크, 하나의 LAN 선에 여러 기의 노트북, 컴퓨터, 프린터를 공류하도록 만든 공유기를 무선으로 연결할 수 있도록 만든 장치

와이파이에 다양한 암호화 기술 있음, 초기 암호화 방식은 WEP을 사용했으나 쉽게 뚫리는 단점, 더 높은 품질의 암호화 방식인 WPA, WPA2들이 나중에 추가됨

분류	IEEE 규격	특징
WiFi 1	802.11b	2.4GHz, 11Mbps
WiFi 2	802.11a	5GHz, 54Mbps
WiFi 3	802.11g	2.4GHz, 최대 54Mbps, 스마트폰 및 노트북 탑재
WiFi 4	802.11n	a/b/g 호환, 2.4GHz 및 5GHz, 최대 600Mbps
WiFi 5	802.11ac	차세대 WiFi, 5GHz 주파수 대역만 사용, 최대 3.7Gbps
WiFi 6	802.11ax	802.11ac의 후속 표준

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CSMA/CA : 와이파이 충돌회피 프로토콜, CSMA/CD와 유사한 경쟁방식 프로토콜

CSMA (Carrier Sense Multiple Access) : Carrier 가 감지되면, 자기가 보낼 정보를 보내지 않고 대기, Carrier 가 감지되지 않으면, 자기 데이터를 네트워크 상에 보냄

CD (Collision Detection: 충돌 감지) : 데이터를 동시에 보내다 부딪히는 경우에 다른 호스트로 인해 발생하지 않았는지 점검하는 것, 충돌이 발생하면 호스트는 random 시간동안 대기 후, 다음 데이터 전송 (그 전송 시간을 느끼지 못함)

CA (Collision Avoidance: 충돌 회피) : CD가 유선 환경에서의 충돌 감지면 CA는 무선 환경에서의 충돌 감지를 위한 것, 바로 패킷을 보내는 것이 아닌 예비 신호 (RTS, CTS)를 먼저 보내 패킷 충돌을 피하는 방법

 

숨겨진 호스트 문제 : A 호스트에서 B로 데이터를 전송하고 있는데 D가 이를 감지 못하고 B에게 데이터를 보내면 충돌이 발생

 

A와 B 호스트가 통신을 한다고 가정 

1. A는 B 에게 RTS(Request To Send) 신호를 보냄
2. B는 허락의 의미 로 CTS(Clear To Send)를 보냄
3. 타임아웃 시간은 RTS와 CTS에 명시되어 있음
4. 다른 호스트들이 통 신을 시작하면 나머지 호스트들은 타임아웃 시점까지 가상전송 모드에 진입

가상전송 모드(Network Allocation Vector, NAV 모드)  : 누군가 사용 중이기 때문에 전송을 할 수 없는 상태를 의미

 

노출된 호스트의 문제 : A 호스트는 그림 상에는 안 보이는 다른 X 호스트와 통신하고 있는 동안 C호스트는 A가 끝날 때 까지 통신을 포기

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무선 개인 통신망(WPAN) : 개인의 작업 공간에 장치들을 연결하기 위한 컴퓨터 네트워크, 10m 정도의 거리에서 통신 가능

ex) 블루투스 : 와이파이와 같은 2.4GHz 대역 사용

버전	특징	발표연도
1.0	최초 버전, 723Kbps 전송 속도	1997
1.2	1.0버전의 문제 해결, IEEE 802.5.1 표준으로 승인	2003
2.0 + EDR	Enhanced Data Rate(EDR)로 전송속도 3Mbps까지 증가	2004
3.0 + HS	High Speed - 802.11을 채용하여 전송속도 24Mbps 증가	2009
4.0	Bluetooth Low Energy(BLE), 단방향 모드 추가	2010
5.1	데이터 도달 거리 향상	2016

 

애드혹 방식 : 블루투스가 네트워크를 구성하는 방식, 기존의 LAN이나 인터넷 망과의 연결 없이 기기들이 네트워크를 구성하는 방식

피코넷(작은 네트워크, 블루투스 네크워크) : 1개의 마스터와 7개의 슬레이브로 네트워크 구성

페어링 : 마스터 기기 (주 노드)가 슬레이브 기기 (종속 노드) 를 하나로 묶는 단계

파크 상태 : 등록은 되어 있지만 쉬고 있는 상태, 파크 상태 기기는 최대 256개까지 가능

스캐터넷 : 피코넷을 조합하여 만들어지는 네트워크

블루투스 프레임 : 72비트의 접근 코드 + 54비트의 헤더 + 데이터(0 ~ 1744비트)로 구성

헤더 : {주소(슬레이브 ID) 3비트 + 필드(상위계층으로부터 오는 데이터 유형) 4바이트 + HEC( 헤더 오류 탐색 필드, 검사합) 8비트} * 3

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비콘 : 블루투스 통신 기술을 응용한 기술, 단방향 모드 지원 ex) 자동 출석 시스템

단방향 모드 : 페어링 없이 스마트기기에서 블루투스 기기로 데이터 전송 가능, 블루투스끼리 통신하기 위해 대기를 할 필요 없음

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ID 코드 : 사물을 구분하기 위해 만들어진 정보체계

바코드 : 상품의 ID 코드, 보안성 취약

QR 코드 : 바코드를 개선하여 코드에 일정 수준의 데이터를 담을 수 있음, 보안성 취약

 

RFID : 라디오 주파수 대역을 사용하여 ID 정보를 전달하는 시스템, 능동형, 수동형, 반수동형 존재

전자기 유도 방식 : 휴대폰 무선충전 시스템과 같은 무선 충전 시스템

전파를 이용하기 때문에 많은 양의 데이터를 쉽게 읽을 수 있어 다양한 곳에 사용 ex) 입출입관리, 하이패스

수동형 RFID : 태그에 전원이 없고 전자기 유도 방식으로 통신, 데이터를 가진 RFID 태그와 RFID 리더기로 구성

• 태그 안의 작은 칩에 암호화된 정보가 담겨 있음
• 배터리를 포함하지 않는 RFID 리더기가 전파를 쏘면 태그에 달린 안테나가 전파를 받아서 전기로 만들고, 만들어진 전기를 사용하여 데이터 전송

능동형 RFID : 태그에 자체적인 전원을 가지고 있는 방식, 고가이고 정확도가 높고 인식거리가 길다는 장점이 있음

반수동형 RFID : 수동형과 능동형의 장점을 합쳐놓은 것, 태그 발신기가 있어 수동형 태그의 신호를 증폭하려 발신

주파수	인식거리	동작방식	특징
125, 134kHz	~10cm	수동형	현재 가장 많이 사용, 출입통제 및 보안
13.56Mkz	~30cm	수동형	투과성이 우수, 교통카드, 스마트카드
433.92MHz	~100cm	능동형	실시간 위치 추척, 콘테이너 식별
860~960MHz	~10m / ~100m	수동/능동	상품 유통
2.45GHz	~30cm / ~1km	수동/능동	위조방지 및 톨게이트 시스템

 

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NFC : 13.56MHz 대역의 주파수를 사용하는 초근거리 무선 통신 기술, NFC 스마트폰은 신용카드를 대신하여 결제를 하거나 자신의 정보를 다른 스마트폰으로 전송할 수 있음

RFID가  NFC기술을 포함하고 있음

차이점은 RFID는 단방향 통신, NFC는 양방향 통신( 상황에 따라 태그와 리더 역할을 변경할 수 있음)

 

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지그비 : 먼 거리까지 데이터를 전송하면서도 낮은 에너지를 소비하는 장비

• 지그비는 낮은 수준의 전송 속도를 필요로 하면서도 긴 배터리 수명과 보안성을 요구하는 분야에 사용,센서에 있는 배터리로 오랜 기간 동안 통신이 가능
• 지그비는 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드 캐스트를 모두 지원하고, 128비트 대칭키 암호화를 이 용한 보안을 제공
• 충돌방지 프로토콜로 CSMA-CA를 사용
• 지그비는 스타형태, 클러스터 트리형태, 매시mesh 형태의 네트워크를 구성할 수 있음

	WiFi	Blutooth	Zigbee
응용	무선 공유기	케이블 대체	모니터링 및 컨트롤
전송속도	11Mbps ~ 3.7Gbps	24Mbps	250Kbps
전파거리	~100M	~10M	~100M
주파수	2.4GHz or 5GHz	2.4GHz	2.4GHz
표준	IEEE 802.11	IEEE 802.15.1	IEEE 802.15.4
전력소비	높음	중간	낮음