본 논문에서는 IEEE 802.11 무선 랜의 인프라스트럭쳐 모드에서 성능을 향상시키기 위한 새로운 매체 접근 제어(MAC) 프로토콜을 제안한다. 각 단말은 beacon으로부터 전송되는 파라미터와 접속 연결 시에 AP로부터 부여받은 자신의 고유한 ID를 사용하여 단말들 내에서 유일한 백오프 값을 생성하여, 데이터 전송 시에 해당 백오프 값만큼의 유휴 슬롯을 보낸 후 데이터를 전송한다. 제안한 백오프 방식을 따를 경우 단말들 간의 충돌 없는 접속이 가능하며, 시뮬레이션을 통해 성능분석을 한 결과, 기존의 IEEE 802.11 프로토콜의 CSMA/CA 표준 방식과 비교해서 채널 이용률이 늘어나고 패킷 지연이 감소함을 볼 수 있었다.
표준 IEEE 802,11 무선 랜 환경에서는 AP를 중심으로 상향 플로우와 하향 플로우가 데이터 처리량에 있어서 상호 불공평성이 발생한다. 이 불공평성의 원인은 무선 랜에서 사용하는 DCF(Distributed Coordination Function) MAC(Medium Access Control) 프로토콜이 AP(Access Point) 노드에 게 다른 무선 단말과 같은 우선순위를 부여하기 때문에다. 또한 TCP(Transmission Control Protocol) 프로토콜에서 데이터 세그먼트가 확인(Acknowledgement) 세그먼트보다 손실 시 처리량 저하에 미치는 영향이 크기 때문에 불공평성이 더욱 증가된다. 본 논문에서는 우선 발생하는 불공평성의 정도를 알아보기 위하여 여러 가지 네트워크 환경을 구성하여 시뮬레이션을 실시한다. 또한 불공평성 문제를 일으키는 원인들의 정도를 실험을 통해서 확인한다. 이러한 불공평성 현상을 개선시키기 위하여 논문에서는 AP의 스케쥴링 구조 및 알고리즘을 제안한다. 제안방한은 ns2 시뮬레이션을 통해서 성능을 확인한다.
초고속 인터넷의 보급이 일반화되고, PDA 및 노트북 등의 휴대 이동 컴퓨팅 기기의 사용이 증가하면서, 점차 이동 인터넷 서비스를 요구하는 사용자의 수요가 증가하고 있다. 현재 무선 인터넷 제공을 위한 주요 인프라는 이동 통신망이나 무선랜 망이다. 그러나 무선랜 망 기술의 경우 2 계층에서 이동성을 지원하기 때문에 하부 기술에 대한 의존성으로 인하여 도메인 내에서의 이동서에 대해서만 지원하므로 다른 도메인영역으로의 이동을 지원하는데는 어려움이 있다. 그래서 본 연구에서는 이동 인터넷 사용자들에게 끊김 없는 서비스 제공 및 핸드오프 지연을 줄이기 위하여 IEEE 무선랜 기반 2 계층 핸드오프 기술과 3 계층에서의 이동성을 제공함으로써 하부기술에 독립적인 글로벌 로밍을 지원하는 Mobile IPv6 기술을 제안하고 또한 3 계층에서의 핸드오프 지연 감소 및 핸드오프시에 실시간 서비스 제공을 위한 Mobile IPv6 Fast 핸드오버에 대한 기술의 장, 단점을 연구분석하고 2 계층 및 3 계층 핸드오프 기술의 연동을 통하여 실시간 서비스를 위한 보다 향상된 핸드오프를 수행할 수 있는 방안을 제시한다.
본 논문에서는 MIMO OFDM 기반 무선랜 시스템에서 다중 채널 추정을 위한 새로운 프리앰블 구조를 제안한다. 또한 기존의 OFDM 기반 무선랜 시스템인 IEEE 802.11a 시스템과의 호환성 문제와 더불어 프리앰블에 따르는 오버헤드 (overhead) 를 줄이는 방안을 함께 고려한다. 모의실험을 통해 제안한 프리앰블 구조가 적은 오버헤드를 가지면서도 좋은 채별 추정 성능을 얻음을 알 수 있다.
IEEE 802.11 무선 랜은 구축이 용이하고, 이동성과 편이성 등의 장점이 있어 캠퍼스, 기업, 핫 스팟 영역의 공중망에 이르기까지 응용범위를 급속히 넓혀가고 있다. 그러나 무선 랜은 RF를 매체로 사용하기 때문에 근본적으로 보안이 취약해서 개인정보와 기업 내부자료의 침해 위험성이 증가하고 있으며, 특히 무선 랜에서 보안 취약성을 찾아내는 워드라이빙 공격은 더욱 더 심각성을 더해가고 있다. 본 논문에서는 무선 랜에 대한 워드라이빙 공격을 위한 여러 과정과 준비단계에 대하여 전반적으로 살펴보고, 무선 랜에서의 워드라이빙 공격으로부터 정보침해 사고를 예방할 수 있는 대응방안을 제시한다. 이를 위해 무선 랜에서의 워드라이빙 공격에 적합한 장비를 제작하였고, 제작된 장비를 사용하여 서울시 양재동 일대의 무선 랜 AP 보안 취약성을 조사하였다.
본 논문에서는 5.8GHz 무선랜에 적용할 수 있는 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. 제작된 전력증폭기는 2단으로 구성되며 측정결과 중심주파수 5.8GHz에서 21.6dBm의 PldB 출력전력과 100MHz 대역에서 17.6dB 이득과 -17.8dB 이하의 입력반사손실을 얻었다. 설계된 전력증폭기의 왜곡과 출력 ACPR 관계를 분석하기위해, 최대 54Mbps의 전송속도를 가지는 IEEE 802.11a OFDM 변조부와 송신부를 모델링하였다. 전력증폭기의 비선형특성은 behavioral model을 이용하여 AM-to-AM과 AM-to-PM으로 모델링하였으며, 위상 왜곡에 따른 출력스펙트럼 특성을 해석하였다. IEEE 802.11a 무선랜 시스템의 요구 출력스펙트럼 마스크를 만족하기위한 PldB로부터 back-off값을 구하기 위하여 위상왜곡에 따른 전력증폭기의 ACPR 특성을 시뮬레이션하고 사전왜곡방식을 이용하여 증폭기의 위상왜곡을 변화시키며 측정한 결과와 시뮬레이션 특성을 비교 제시하였다.
경쟁기반의 무선 랜에서 채널의 이용률을 최대로 하는 것과 대역폭의 공평한 할당은 다루어야 할 중요한 주제이다. 그러나 위의 두 목적을 동시에 달성하는 것은 매우 어렵다. 이들 목적을 위하여 많은 연구들이 이루어져왔다. 본 논문에서는 IEEE 802.11e 무선 랜에서 여러 트래픽 클래스 간의 공평한 전송을 지원할 수 있는 제어 메커니즘을 제안한다. 제안된 알고리즘에서 각 클래스 트래픽들이 자신의 평균 long-term과 short-term 전송시간 값의 차이와 자신에게 할당된 전송 시간을 비교하여 $CW_{min}$값을 조절함으로써 공평성을 지원한다. 제안된 알고리즘은 공평성 지원을 위하여 다른 연구에서와 같이 각 트래픽 클래스들이 네트워크 내의 정확한 노드의 수에 대한 예측을 필요로 하지 않는다. 뿐만 아니라 AP(Access Point)나 모바일 호스트에 어떠한 수정도 필요하지 않는 장점을 가진다.
Mobile IPv4는 FA(Foreign Agent)의 지원을 받아 이동노드가 네트워크를 이동할 때 3계층(OSI 참조모델의 네트워크계층) 핸드오프의 절차를 규정한 프로토콜이다. 그렇지만 핸드오프에 소요되는 시간이 지연에 민감한 응용프로그램의 임계값을 넘어서는 경우도 발생할 수 있다. 그러므로 핸드오프에 소요되는 지연시간을 최소화하는 방안이 고려되어야만 한다. 본 연구에서는 무선랜 상황의 Mobile IPv4를 위한 2계층에서 처리되는 빠른 핸드오프를 수행하는 방안을 제시한다. 이는 Mobile IPv4의 등록메시지가 802.11(무선랜) 프레임의 IE(Information Elements)내에 포함되어 처리되는 방식이다. 이 방식에 따르면 Mobile IPv4의 핸드오프가 802.11의 핸드오프와 동시에 수행되어 등록지연 시간을 최소화시킬 수 있다.
무선랜(Wireless LAN)으로 현재 널리 쓰이고 있는 IEEE 802.11 표준 프로토콜은 채널상태에 따라 다양한 데이타 전송률(data rate)을 지원한다. 서로 다른 데이타 전송률을 사용하는 여러 단말들이 동일한 무선랜에 존재할 경우 낮은 전송률을 사용하는 단말 때문에 높은 전송률을 지원하는 단말의 처리율이 저하되는 성능 이상(Performance Anomaly) 문제가 발생한다. 이러한 성능 이상 문제를 해결하는 방법으로 모든 단말에 동일한 전송시간을 제공하는 시간 공정성(Temporal Fairness) 개념이 제안되었다. 그러나 현재 제안된 대부분의 시간 공정성 제공방안은 MAC 계층에서 보낼 패킷이 항상 있는 상황을 가정하여 전송계층 프로토콜의 특성은 고려하지 않았다는 제약점을 가지고 있다. 본 논문에서는 대표적인 전송계층 프로토콜인 TCP와 UDP가 사용되는 환경에서 현재까지 제시된 시간 공정성 제공방안이 어떤 성능을 보이는지 분석하고, 전송계층의 특성 때문에 발생하는 문제점들을 해결하기 위해서 AP에 높은 우선 순위를 제공하는 AP 우선순위 방법과 노드의 CWmin 을 조절하는 동적 CWmin 조절 방안을 제안한다. 제안한 방법을 적용하면 다중 데이타 전송률을 사용하는 무선랜에서 전송계층으로 TCP, UDP 프로토콜이 혼재할 경우에도 전체적인 시간 공정성을 유지할 수 있고 전체 데이타 처리율(total throughput)이 향상된다는 것을 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 검증하였다.
노트북 컴퓨터, 스마트폰 및 기타 단말기 등 네트워크를 제공하는 모바일 기기가 증가함에 따라 무선 인터넷에 대한 많은 기술들이 발전하고 있다. IEEE 802.11은 흔히 무선랜, 와이파이라고 부르는 좁은 지역을 위한 컴퓨터 무선 네트워크에 사용되는 기술로 일상생활에서 쉽게 접할 수 있으며 액세스 포인트(AP)와 네트워킹이 가능하지만 무선랜은 보안에 취약하고 제 3자가 AP에 불법으로 접속하여 패킷을 조작하거나 정보를 빼낼 가능성이 있어 주의가 필요하다. AP (Access Point)는 무선 환경을 제공하는 기기로써 카페와 같은 공공장소에 설치되고 있다. AP는 무선인터넷을 더 편리하게 사용할 수 있게 한다. 하지만 IEEE 802.11 가진 많은 취약점 때문에 공격자는 AP와의 통신을 쉽게 도청할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 무선랜 환경에서 패킷 분석을 위한 모니터링 시스템을 설계하고 구현한 것으로서 최근 스마트폰의 보급 확대에 따른 모바일상의 보안문제가 크게 대두되고 있는 시점에서 주변에 어떤 AP와 스테이션이 통신을 하며, AP의 정보를 캡처하여 보안상의 취약점을 알아내고 분석할 수 있는 무선 네트워크 패킷을 분석을 위한 모니터링 시스템을 개발하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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