이더넷 (Ehternet)
유선 LAN에서 널리 사용되는 통신 기술로, IEEE 802.3 표준에 따라 작동한다.
이 표준은 여러 종류의 물리 매체를 통해 데이터 전송을 지원하며
주로 동축 케이블, 광 케이블, 구리 케이블 등을 사용하여 구축된다.
IEEE802.3이란 이더넷프레임은 어떤 구조를 기반으로 하는지
케이블의 최대 전송량, 어떤 케이블만이 가능하도록 할 것인지 등을 정한 규칙이다.
전이중화
전이중화란 한 번에 두 방향으로 데이터를 송수신할 수 있는 통신 방식을 말한다.
이는 데이터를 송신할 때 동시에 데이터를 수신할 수 있어
효율적인 데이터 전송이 가능하다는 장점을 제공한다.
이더넷에서는 전이중화 통신을 위해
CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 방식을 사용한다.
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
회선을 사용하는지 파악한 후 사용하지 않는다면 데이터를 보내고
충돌이 발생하며 일정 시간 이후 재전송한다.
Carrier Sense(CS)
데이터를 송신하기 전에 먼저 다른 장치가 데이터를 전송하고 있는지 감지한다.
즉, 매체가 사용 중인지 여부를 확인한다.
Multiple Access(MA)
여러 장치가 동일한 매체를 공유하고 있으며, 동시에 데이터를 송수신할 수 있다.
Collision Detection(CD)
데이터 충돌이 발생했을 때 이를 감지하고 충돌이 발생한 장치는 일정 시간 동안 대기한 후 다시 데이터를 전송한다.
반이중화 통신 (Half Duplex Communication):
반이중화 통신은 양방향 통신이 가능하지만, 동시에는 양쪽 모두가 통신할 수 없는 방식이다.
데이터 전송이 단방향으로만 일어날 수 있는 경우이다.
예를 들어, 휴대폰 무전기나 라디오에서 사용되는 방식이 반이중화 통신의 대표적인 예다.
한 번에 한 방향으로만 데이터를 송수신할 수 있다.
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)
CSMA/CA는 네트워크에서 데이터 충돌을 방지하기 위한 메커니즘이다.
이는 다중 접속 환경에서 여러 장치가 동시에 데이터를 전송하는 것을 조절하는 역할을 한다.
주로 무선 LAN (Wi-Fi)에서 사용되며, 각 장치는 데이터를 보내기 전에 채널을 감지하고
충돌을 최소화하기 위해 일정 시간 동안 기다린다.
CSMA/CA는 무선 환경에서 특히 중요하다
무선 네트워크는 전송되는 데이터가 공기를 통해 퍼져가기 때문에 충돌이 발생할 수 있기 때문이다.
채널 감지 (Carrier Sense)
데이터를 전송하기 전에 먼저 채널을 감지하여 다른 장치가 데이터를 전송 중인지 확인한다.
채널이 사용 중이면 기다린다.
IFS (InterFrame Space) 기다림
CSMA/CA는 사용 가능한 채널을 발견하면 프레임을 전송하기 전에 IFS라는 간격 동안 기다린다.
IFS는 프레임의 우선 순위를 정의할 때도 사용된다.
우선순위가 높은 프레임이 먼저 전송될 수 있도록 이 간격을 활용한다.
랜덤 백오프 (Random Backoff)
프레임을 보내기 전에 임의의 시간 동안 대기한다. 이 시간은 0부터 랜덤한 상수에 의해 결정된다.
상수는 충돌이 발생할 때마다 지수적으로 증가하는 값이다.
이 과정은 다수의 장치가 동시에 데이터를 전송하는 것을 방지하고, 임의성을 도입해 충돌 확률을 줄인다.
전송과 ACK 수신
프레임을 보낸 후에는 정확한 송신 여부를 확인하기 위해 ACK (Acknowledgment) 세그먼트를 기다린다.
ACK를 받으면 데이터 전송이 성공적으로 완료된다.
만약 ACK를 받지 못하면 k 값을 증가시킨 후 재전송을 시도한다.
재전송 제한 (Exponential Backoff Limit)
k 값이 정해진 임계치 Kmax를 넘어가면 해당 프레임 전송을 포기하고 "중단" 상태로 처리한다.
이는 네트워크의 혼잡 상태를 관리하고, 효율적인 데이터 전송을 보장하는 중요한 메커니즘이다.
와이파이
와이파이(Wi-Fi) 기술은 무선 LAN(로컬 에어리어 네트워크)을 구축하여 전자기기들이 인터넷에 연결할 수 있도록 해주는 기술이다.
무선 LAN 기술
와이파이는 무선으로 통신하는 LAN 기술의 일종입니다. 전통적인 유선 LAN(Ethernet)과 비교할 때
물리적인 케이블이 필요하지 않고 무선 신호를 통해 데이터를 전송합니다.
주로 가정, 사무실, 공공 장소 등에서 널리 사용되며, 사용자들은 무선 LAN 신호에 따라
스마트폰, 태블릿, 노트북 등 다양한 장치를 인터넷에 연결할 수 있습니다.
접속 방식
일반적으로 와이파이는 라우터나 AP(Access Point, 접속점)라 불리는 장치를 통해 구축된다.
이 장치는 유선 인터넷을 무선 신호로 변환하여 사용자 장치가 접근할 수 있도록 한다.
사용자는 와이파이 신호를 검색하여 접속하고, 인증 절차를 거친 후에 인터넷을 사용할 수 있다.
기술적 특징:
주파수 대역: 대부분의 와이파이는 2.4GHz와 5GHz 주파수 대역을 사용한다. 5GHz는 더 높은 전송 속도와 적은 간섭을 제공하며
최신 기술에서는 더 높은 주파수 대역도 사용된다.
프로토콜: IEEE 802.11 표준을 따르며, 각기 다른 버전(예: 802.11n, 802.11ac)에 따라 전송 속도와 기능이 달라진다.
보안: 와이파이 네트워크는 WPA/WPA2 암호화 프로토콜을 통해 데이터 보안을 유지한다.
최신 기술에서는 WPA3가 도입되어 보안 수준을 높이고 있다.
활용
와이파이는 모바일 기기의 증가와 인터넷 사용의 편의성을 높이는 데 크게 기여하고 있다.
다양한 장소에서 무선 인터넷 접속이 가능해지면서, 사용자들은 이동 중에도 인터넷 서비스를 이용할 수 있다.
무선 LAN(WLAN, Wireless Local Area Network)은 무선 신호 전달 방식을 이용하여
2대 이상의 장치를 연결하는 기술이다.
비유도 매체인 공기에 주파수를 쏘아 무선 통신망을 구축하는데, 주파수 대역은 2.4GHz
대역 또는 5GHz 대역 중 하나를 써서 구축한다.
2.4GHz 주파수 대역
장애물에 강함: 2.4GHz 주파수는 저주파수 대역으로, 장애물(벽, 천장 등)을 통과하는 능력이 뛰어나다.
그러므로 신호 간섭이나 벽을 통과할 때의 감쇠가 적다.
속도가 느림: 비교적 낮은 주파수 때문에 데이터 전송 속도가 상대적으로 느리다.
일반적으로 2.4GHz에서 제공되는 최대 전송 속도는 600Mbps 정도이다.
호환성이 좋음: 오래된 노트북, 휴대폰 등과의 호환성이 좋아, 다양한 디바이스와 연결할 수 있다.
커버리지가 높음: 저주파수 대역이기 때문에, 신호의 커버리지(거리에 따른 신호 범위)가 넓어서
멀리 있는 장소에서도 상대적으로 신호를 잘 받을 수 있다.
5GHz 주파수 대역
장애물에 약함: 5GHz 주파수는 고주파수 대역으로, 벽이나 다른 장애물을 통과하는 능력이 2.4GHz보다는 약하다.
그래서 장애물이 있을 경우 연결이 끊기기도 한다.
속도가 빠름: 고주파수 대역이기 때문에 데이터 전송 속도가 빠르다.
일반적으로 5GHz에서 제공되는 최대 전송 속도는 1.3Gbps 이상이다.
호환성이 낮음: 더 최신의 기기들이 필요하며, 오래된 노트북이나 휴대폰 등 일부 디바이스와 연결할 수 없을 수 있다.
커버리지가 작음: 고주파수 대역이기 때문에, 신호의 커버리지가 낮아서 멀리 있는 장소까지는 신호가 잘 닿지 않을 수 있다.
그러나 더 빠른 속도를 제공하기 때문에 밀집된 지역에서 선호된다.