공부 | 무선 통신 - 14 정리

무선랜

• Evil twin AP : 합법적인 AP와 동일한 SSID를 사용하는 가짜 AP
• Rogue AP : 승인되지 않은 AP를 설치
• MDM (Mobile Device Management)
  • 특정 지역에서 디바이스 기능을 제한
  • 포괄적인 관리 필요시
• MAM (Mobile Application Management)
  • MDM의 기능 세분화. 어플리케이션 관리
  • 특정 어플리케이션의 데이터 보호 중점
• Layer2 (브로드캐스트 특성의 공유매체에서)
  • MAC, LLC 계층 세분화
  • LLC 계층 : 공유 매체에 대한 접속권한 조정
• WIFI에서 BS의 역할 수행하는것 : 무선 AP
• Adhoc : 기반구조 네트워크와 달리 AP가 없는 임시 네트워크
• 무선랜 표준안 : IEEE 802.11
• 블루투스 표준안 : IEEE 802.15
• 매체접근제어(Media Acess Control) 방법
  • 유선랜 : CSMA/CD
  • 무선랜 : CSMA/CA
• Collision(충돌) : 공유 전송 매체에서 두 개 이상의 노드가 동시에 데이터를 전송할 때 일어나는 현상
• 무선랜에서 CSMA/CD를 사용하지 않는 이유
  • Hidden terminal 문제와 같이 모든 충돌 감지가 불가능하기 때문
• Hidden terminal
  • A, B가 서로를 모르는 상태에서 동시에 C에게 데이터 전송시 A, B는 충돌을 감지할 수 없음
• CSMA/CA
  • RTS/CTS
    • 각 단말이 RTS 전송
    • AP가 RTS 브로드캐스트로 상태 전송
    • 유휴 상태를 알리기 위해 ACK 브로드캐스트
    • RTS는 충돌 가능성 있으나 충돌 기간이 짧음
    • hidden terminal 문제 해결
  • 프레임 공간 (IFS)
  • backoff 시간 (타이머)
  • ACK 응답
• CSMA/CD과 CSMA/CA 차이
  • CD : 충돌 발생시 감지, 재전송
  • CA : 전송전 채널 상태 확인해 충돌 회피
• 다중 접속 방식
  • TDMA : 시분할
  • FDMA : 주파수 분할
  • CDMA : 사용자에게 코드 할당. 직교 성질 이용
• 무선랜 단말 연결 과정
  • Assoiation (결합) : AP 초기 연결
  • Re-Assoiation (재결합) : AP->다른 AP
  • Disassoiation (분리)
• WIFI 단말기 AP 검색 과정
  • Passive Scanning : AP가 주기적으로 beacon frame 브로드캐스팅
  • Active Scanning : 단말이 Probe Reqeust Frame 브로드캐스팅
• Mobility (이동) 형태
  • No transition : 무전이
  • BSS transition : handoff
  • ESS transition : 로밍
• BSS : 하나의 AP에 연결된 무선단말그룹
• ESS : 여러 BSS가 DS를 통해 연결되어 더 넓은 지역을 담당하는 무선단말그룹
• 무선랜 보안 3대 요구사항
  • CIA
    • 기밀성, 무결성, 인증
• 무선보안 두가지 과제 : 암호화, 상호인증
  1. Discovery
  2. Authentication
     • AP 혹은 AS(인증서버)에서 인증 수행
  3. Key management
  4. Protected data transfer
  5. Connection termination
• 무선랜 보안체계
  • WEP : 초기 WEP은 40비트 RC4암호화로 취약
  • WPA : RC4, TKIP 사용, 취약
  • WPA2 : AES, CCMP 적용. 현재 사용
• 무선랜 보안 강화
  • 무선네트워크 암호화 여부 (WPA2)
  • 긴 비밀번호
  • 허용가능한 MAC주소 지정

블루투스 관련

• WPAN 표준 : IEEE 802.15
  • 고속 전송 : IEEE 802.15.3
  • 저전력 : IEEE 802.15.4
• ISM 대역 : 정부의 허가 없이 사용가능한 주파수 대역
• 블루투스와 WiFi의 공통점과 차이점은?
  • 공통점 : 무선 이용, ISM 대역의 주파수를 사용
  • 차이
    • WiFi : AP 연결, 인터넷 접속이 목적, 결합 (Assoiation)
    • 블루투스 : Adhoc 방식, 두 기기간 통신, 페어링 (Pairing)
• 블루투스 통신 특징
  • 단거리 통신
  • FHSS (주파수 도약)
  • AP없음 (Adhoc)
• 주파수 호핑
  • 625us동안 한 주파수로 신호 쏘고 다른 주파수 이동
    • 625us의 시간 구간 : time slot
  • master-slave간 호핑 순서가 약속됨
  • 2.4GHz 대역, 각 채널 대역폭 1MHz, 79개 채널
  • 초당 1600hops
  • 강력한 보안 : 제3자가 변경 순서를 모른다면 정상적인 데이터수집 불가능
• Piconet : 1마스터-7슬레이브
• Scatternet : 한 피코넷의 구성원이 다른 피코넷의 구성원일 수 있음
• 블루투스 데이터 전송 방식
  • SCO (synchronous connection oriented)
    • 일정 간격 송수신, time slot 번갈아가며 할당
    • 실시간 데이터, 저지연
  • ACL (Asynchronous connectionless)
    • 필요한 만큼 timeslot 할당
      • CSMA/CA 사용
    • 일반데이터 전송, 빠른 속도
• 블루투스 스마트 (4.0, BLE)
• 블루투스 해킹 강도
  • Bluejacking : 요청하지 않은 메세지 전송
  • Blesnarfing : 패킷 수집해 복원
  • Bluebugging : 블루투스 장비 장악, 백도어 심는 등의 행위
  • Blueborne : 원격 장비 컨트롤
• Zigbee
  • IEEE 802.15.4 표준 따름
  • 저속 데이터 전송률
  • 저전력
  • 빠른 기상
  • 센서 네트워크에 적합

셀룰러

• 셀룰러
  • uplink : 단말->기지국
  • downlink : 기지국->단말
• 주파수 재사용
  • 가입자 용량 증대를 위해 간섭이 없는 범위내에서 주파수 재사용
  • 인접 셀에는 다른 주파수 할당
• SIM : 가입자 식별 모듈, 가입자ID, 네트워크 및 암호화키 저장
• MSC 데이터베이스
  • HLR :
  • VLR :
• CR (Cognitive Radio) : 무선 주파수 환경을 인지하여 통신가능한 주파수를 지능적으로 찾아내 기존 서비스에 간섭 주지않고 사용
• MIMO : 특정 방향으로만 데이터 송수신
• Carrier Aggregation
  • 반송파를 결합하는 것
  • intra-band contigous, intra-band noncontigous, inter-band noncontiguous
• Interference Coordination : 셀과 셀 사이 구간 처리
• 셀룰러 capacity 증가 대처
  • 채널 추가 : 할당되었으나 사용하지 않는 채널
  • 근처 셀 주파수 임대
  • cell splitting
    • 일반적 방법
    • 셀을 더 작게 분리 (기지국 추가)
  • cell sectoring
    • 안테나 방향성 조절해 한 셀에서 여러개 섹터 분할
  • 네트워크 밀집화
    • picocell : 더 작은 셀로 나눈것
    • femtocell : picocell보다 작은 셀
• Handoff : 통화중 셀에서 다른 셀로 넘어갈때 단말기-기지국간 사용되는 주파수 변경
  • hard handoff
    • 기지국 하나와 통신
    • 통신 끊은 후 새 통신 가능
  • soft handoff
    • 기지국 둘과 통신
    • 통신 끊기전 새 통신 가능
• Power control (전력제어)
  • 디바이스가 기지국과 떨어지면 출력을 높히는것
  • BS가 파일럿 신호를 보내 판단
  • open-loop power control 개방루프
    • 이동국 의존, BS의 피드백 없음
    • 이동국이 파일럿 신호 수신해 송신 전력 설정
    • 정확도 낮음, 빠른 반응
  • closed-loop power control 폐쇄루프
    • 성능 측정치 기반 설정
    • BS가 전력조정 결정 내리고 제어채널 통해 이동국 통신
• 세대별 기지국 명칭
  • 2세대 BTS
  • 3세대 NodeB
  • 4세대 eNodeB
• 세대별 보안
  • 1세대 : 보안 없음, eavedropping (도청) 가능
  • 2세대 : 상호인증 부재, IMSI catcher (가짜 기지국)
  • 3세대 : 2세대에서의 보안상 문제 해결, But 스마트폰 취약성
• Physical Layer Security (물리계층 보안)
  • 송신기 고유 하드웨어 특성을 기반으로 전자지문 추출
  • MIMO : 특정 방향 송수신
  • 인공잡음 : 공격 감지시 인위적 잡음 생성

LTE

• 4G LTE 특징
  • 모든 패킷이 네트워크를 통함
  • voIP (서킷 스위칭 지원안함)
  • spread spectrum이 OFDM으로 처리
  • CDMA -> OFDM
• LTE 망 구조
  • 무선 엑세스망 E-UTRAN : 단말기-기지국
  • 코어망 (EPC) : 중앙에서, 단말/기지국 제어
• 단말기-인터넷 흐름
  • UE
  • eNodeB
  • S-GW : 기지국-코어망 데이터 교환
  • P-GW : 외부 인터넷망 연결
  • 인터넷망
• EPC 코어망 : 이동성 관리 (Mobility Management)
  • X2 인터페이스 : eNodeB가 서로 상호작용
  • S1 인터페이스 : E-UTRAN과 EPC간의 상호작용
• 다중경로 채널에서 OFDM이 유리한 이유
  • 각 부반송파의 속도가 느림(파장이 김), 따라서 노이즈에 강함
  • 각 속도가 낮으므로 ISI(심볼간 간섭)이 줄어들어 강함
• PAPR (Peak to average power ratio)
  • 부반송파가 동위상으로 더해질 때, peak power가 매우 높아짐
  • 기지국은 이를 감당할 수 있지만, 모바일 디바이스에게는 부담
• LTE 전송방식
  • uplink : SC-FDMA, 하나의 QPSK 신호
  • downlink : OFDMA
• LTE에서의 셀
  • 주파수 재사용 계수 : 1
    • 각 셀에서 모든 주파수 사용
• Resource Block
  • RB는 데이터 전송시 자원을 효율적으로 관리하기 위해 사용되는 단위
• LTE Advanced
  • 반송파 결합 : 최대 3개 결합, 최대 100MHz
  • MIMO
  • Relay nodes : 셀 변방 영역에 중계기 추가
  • Hetnet : small, macro, femto
  • VoIP
• ICIC : 셀 경계 단말에 서로 다른 주파수 자원 할당해 간섭 줄임
• CoMP
  • 분산 안테나, 셀 간 스케쥴링
  • 빔포밍 및 신호강도 조정
• 5G
  • 4G대비 대역폭 10배 향상
  • 공격적인 MIMO 기술 : 수십-수백 안테나, 세밀한 빔포밍
  • 더 많은 주파수 : 고대역 26GHz
• NOMA (Non-Orthogonal Multiple Access)
  • 멀리 떨어진 (신호 세기가 약한) 단말에 더 강한 신호를 보냄
  • 강한 신호부터 디코딩해 약한 신호를 받는 사용자에게 방해X
• RAN
  • D-RAN : 기지국간 기능 연동 X
  • C-RAN : 중앙집중식
  • O-RAN : 하드웨어 독립적

위성

• GEO(Geostationary Earth Orbit) : 정지궤도, 높은 커버리지, 약한신호, 신호 지연
• MEO(Medium Earth Orbit) : GPS 위치, 2000km 이상
• LEO : 빠른 속도, 낮은 커버리지, 대역폭 효율 높음, 기지국으로 기능할 수 있음
• GPS
  • MEO 위치
  • 3개로 위치 특정
  • 4개를 통해 시간 신호 보정