[Network] 무선 네트워크 - Wireless Local Area Network (WLAN)

들어가며

유선 네트워크가 케이블을 통해 데이터를 전송한다면, 무선 네트워크는 전파를 이용해 데이터를 주고받습니다. 오늘날 스마트폰, 노트북, IoT 기기 등 수많은 장치들이 무선 네트워크에 의존하고 있으며, 이를 가능하게 하는 것이 바로 WLAN(Wireless Local Area Network) 기술입니다.

무선 네트워크를 이해하기 위해서는 먼저 무선 신호가 어떤 주파수 대역을 사용하는지, 그리고 무선 네트워크가 어떻게 구성되고 식별되는지를 알아야 합니다. 이번 글에서는 무선 네트워크의 기초가 되는 주파수 대역과 네트워크 구성 요소들을 살펴보겠습니다.

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1. 무선 주파수 대역

무선 네트워크는 전파를 통해 데이터를 전송하며, 이때 사용되는 주파수 대역에 따라 네트워크의 특성이 달라집니다. 현재 Wi-Fi에서 주로 사용되는 주파수 대역은 2.4GHz와 5GHz 두 가지입니다.

2.4GHz 대역

2.4GHz 대역은 Wi-Fi가 처음 상용화되었을 때부터 사용된 전통적인 주파수 대역입니다. 이 대역의 가장 큰 장점은 긴 전파 도달 거리와 장애물 투과력입니다. 벽이나 가구를 통과하는 능력이 뛰어나 넓은 범위를 커버할 수 있습니다.

 

하지만 2.4GHz 대역은 많은 기기들이 공유하는 주파수입니다. 블루투스, 무선 마우스, 전자레인지 등 다양한 장치들이 이 대역을 사용하기 때문에 간섭이 발생하기 쉽습니다. 또한 사용 가능한 채널이 제한적이어서 여러 AP가 밀집된 환경에서는 성능 저하가 발생할 수 있습니다.

 

2.4GHz 대역의 특징

• 전파 도달 거리가 길고 장애물 투과력이 우수함
• 간섭이 많아 혼잡한 환경에서 성능 저하 발생
• 최대 이론 속도는 802.11n 기준 약 300~450Mbps

5GHz 대역

5GHz 대역은 비교적 최근에 Wi-Fi에서 본격적으로 사용되기 시작한 주파수입니다. 이 대역의 가장 큰 장점은 간섭이 적고 더 많은 채널을 사용할 수 있다는 점입니다. 2.4GHz에 비해 혼잡도가 낮아 안정적이고 빠른 속도를 제공합니다.

 

그러나 5GHz 대역은 전파 도달 거리가 짧고 장애물 투과력이 약합니다. 같은 출력으로 전파를 발사해도 2.4GHz보다 커버리지가 좁으며, 벽을 통과하는 능력도 떨어집니다. 따라서 넓은 공간을 커버하려면 더 많은 AP가 필요할 수 있습니다.

 

5GHz 대역의 특징

• 간섭이 적고 더 많은 채널 사용 가능
• 전파 도달 거리가 짧고 장애물 투과력이 약함
• 최대 이론 속도는 802.11ac 기준 약 1.3Gbps 이상

주파수 대역 선택 전략

실제 네트워크 구축 시에는 두 주파수 대역을 용도에 따라 적절히 활용하는 것이 중요합니다. 예를 들어 멀리 떨어진 공간에 있는 IoT 센서는 2.4GHz를 사용하고, 고속 데이터 전송이 필요한 업무용 노트북은 5GHz를 사용하는 식입니다. 최근에는 듀얼 밴드 또는 트라이 밴드 AP를 사용하여 두 대역을 동시에 지원하는 것이 일반적입니다.

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2. 무선 네트워크의 기본 구성 요소

무선 네트워크는 여러 개념적 요소들로 구성됩니다. 이들은 무선 네트워크가 어떻게 식별되고, 어떤 범위에서 동작하며, 클라이언트가 어떻게 네트워크를 찾아 접속하는지를 정의합니다.

BSS (Basic Service Set)

BSS는 무선 네트워크의 가장 기본적인 구성 단위입니다. 하나의 AP(Access Point)와 그에 연결된 무선 클라이언트들로 이루어진 집합을 의미합니다. 쉽게 말해, 하나의 AP가 관리하는 무선 네트워크 영역이 하나의 BSS가 됩니다.

BSSID (Basic Service Set Identifier)

BSS를 고유하게 식별하기 위한 것이 BSSID입니다. BSSID는 일반적으로 AP의 무선 인터페이스 MAC 주소를 사용합니다. 예를 들어 하나의 AP가 00:1A:2B:3C:4D:5E라는 MAC 주소를 가지고 있다면, 이것이 해당 BSS의 BSSID가 됩니다.

BSSID는 네트워크의 물리적 식별자 역할을 하며, 같은 SSID를 사용하는 여러 AP가 있더라도 각각의 BSSID는 고유합니다.

BSA (Basic Service Area)

BSA는 BSS의 물리적 커버리지 범위를 의미합니다. AP의 전파가 도달하는 영역, 즉 무선 신호가 유효한 범위를 BSA라고 부릅니다. BSA는 AP의 송신 출력, 안테나 특성, 주변 환경(장애물, 간섭)에 따라 달라집니다.

SSID (Service Set Identifier)

SSID는 무선 네트워크의 이름입니다. 사용자가 Wi-Fi 목록에서 보는 "MyHomeWiFi", "CompanyNet" 같은 이름이 바로 SSID입니다. SSID는 최대 32자까지 설정할 수 있으며, 네트워크를 논리적으로 식별하는 역할을 합니다.

BSSID가 물리적 식별자라면, SSID는 사람이 읽을 수 있는 논리적 식별자입니다. 여러 AP가 같은 SSID를 브로드캐스트하여 하나의 통합된 무선 네트워크처럼 보이게 할 수 있습니다.

Multiple SSID

하나의 AP는 여러 개의 SSID를 동시에 브로드캐스트할 수 있습니다. 이를 Multiple SSID 또는 Multi-SSID라고 부르며, 같은 물리적 AP 장비에서 논리적으로 분리된 여러 네트워크를 제공할 수 있습니다.

예를 들어 기업 환경에서 게스트용 네트워크("Guest"), 사설용 네트워크("Private"), 일반 네트워크("Default")를 하나의 AP에서 모두 제공할 수 있습니다. 각 SSID는 서로 다른 보안 정책, VLAN, 접근 권한을 가질 수 있어 네트워크 관리를 효율적으로 수행할 수 있습니다.

 

Multiple SSID 활용 시나리오

• 직원용 네트워크와 방문자용 네트워크 분리
• 부서별로 다른 네트워크 정책 적용
• IoT 기기 전용 네트워크 구성

Beacon

Beacon은 AP가 주기적으로 브로드캐스트하는 프레임입니다. Beacon 프레임에는 SSID, 지원 속도, 보안 방식, 채널 정보 등 무선 네트워크에 대한 중요한 정보가 담겨 있습니다.

 

클라이언트 장치는 Beacon 프레임을 수신함으로써 주변에 어떤 무선 네트워크가 있는지 파악하고, 접속 가능한 네트워크 목록을 사용자에게 표시합니다. Beacon은 일반적으로 100ms마다 전송되며, 이를 통해 클라이언트는 지속적으로 네트워크 상태를 모니터링할 수 있습니다.

 

Beacon 프레임은 무선 네트워크의 광고 역할을 합니다. AP는 "나는 이런 네트워크를 제공하고 있으니 연결하고 싶으면 요청하세요"라고 주변에 알리는 것입니다.

 

Beacon의 주요 역할

• 네트워크 존재 알림
• SSID 및 네트워크 정보 전달
• 클라이언트의 네트워크 발견 지원
• 타이밍 동기화 정보 제공

각 개념들의 상호 관계

이제 이 개념들이 어떻게 연결되는지 정리해보겠습니다. 하나의 AP는 BSSID(물리적 식별자)를 가지며, 이 AP가 관리하는 무선 네트워크 단위를 BSS라고 합니다. 이 BSS의 전파 범위가 BSA이고, 사용자에게 보이는 네트워크 이름이 SSID입니다. AP는 Beacon 프레임을 통해 자신의 SSID와 네트워크 정보를 주변에 알리며, 하나의 AP는 Multiple SSID를 통해 여러 논리적 네트워크를 동시에 제공할 수 있습니다.

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3. 무선 네트워크 구성 예시

단일 SSID 구성

가장 간단한 무선 네트워크는 하나의 AP가 하나의 SSID를 브로드캐스트하는 형태입니다.

 

구성 요소

• AP 1대 (BSSID: 00:1A:2B:3C:4D:5E)
• SSID: "MyNetwork"
• BSA: AP 중심 반경 약 30m
• Beacon 간격: 100ms

이 경우 클라이언트는 Beacon 프레임을 수신하여 "MyNetwork"를 발견하고 접속할 수 있습니다.

Multiple SSID 구성

기업 환경에서는 하나의 AP에서 여러 SSID를 제공하는 것이 일반적입니다.

 

구성 예시

• AP 1대 (BSSID: 00:1A:2B:3C:4D:5E)
  • SSID 1: "CorpNetwork" (직원 전용, WPA3 Enterprise)
  • SSID 2: "GuestWiFi" (방문자용, WPA2 Personal)
  • SSID 3: "IoT_Devices" (IoT 기기용, 격리된 VLAN)

각 SSID는 독립적인 Beacon 프레임으로 브로드캐스트되며, 클라이언트는 자신이 접속할 네트워크를 선택할 수 있습니다.

Hidden SSID

보안을 위해 SSID를 숨기는 Hidden SSID 설정도 가능합니다. 이 경우 Beacon 프레임에 SSID 정보가 포함되지 않으며, 클라이언트는 네트워크 이름을 직접 입력해야 접속할 수 있습니다. 하지만 Hidden SSID는 완전한 보안 솔루션이 아니며, 네트워크 스캔 도구를 통해 여전히 탐지될 수 있습니다.

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4. 실제 무선 네트워크 환경에서의 고려사항

채널 계획

여러 AP가 밀집된 환경에서는 채널 간섭을 최소화하기 위한 계획이 필요합니다. 2.4GHz 대역에서는 1, 6, 11번 채널처럼 서로 겹치지 않는 채널을 사용하는 것이 권장됩니다. 5GHz 대역은 더 많은 채널을 제공하므로 채널 선택의 유연성이 높습니다.

전파 출력 조정

AP의 전파 출력이 너무 강하면 불필요하게 넓은 범위에 신호가 퍼져 간섭을 유발하고, 너무 약하면 커버리지가 부족해집니다. 적절한 전파 출력 조정을 통해 각 BSA가 적절히 겹치면서도 간섭을 최소화하는 것이 중요합니다.

SSID 네이밍 전략

SSID 이름은 사용자가 쉽게 식별할 수 있어야 하지만, 동시에 조직 정보를 과도하게 노출하지 않도록 주의해야 합니다. 예를 들어 "CompanyName_CEO_Office"처럼 구체적인 정보를 포함하는 것은 보안상 위험할 수 있습니다.

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마무리 및 정리

무선 네트워크는 주파수 대역 선택부터 시작하여 BSS, BSSID, SSID와 같은 다양한 개념적 요소들이 유기적으로 결합되어 동작합니다. 2.4GHz는 넓은 커버리지를, 5GHz는 빠른 속도와 낮은 간섭을 제공하며, 실제 환경에서는 두 대역을 함께 활용하는 것이 효과적입니다.

 

AP는 Beacon 프레임을 통해 자신의 존재를 알리며, Multiple SSID 기능을 통해 하나의 물리적 장비에서 여러 논리적 네트워크를 제공할 수 있습니다. 이러한 기초 개념을 이해하면 무선 네트워크가 어떻게 구성되고 동작하는지 명확히 파악할 수 있습니다.

다음 글에서는 여러 AP를 연결하여 확장된 무선 네트워크를 구성하는 방법과 로밍 기술에 대해 살펴보겠습니다!