와이파이

개요

와이파이는 장치들을 무선랜(WLAN)에 연결할 수 있게 하는 기술로서, 주로 2.4 GHz 및 5 GHz 무선 대역을 사용한다. 최신기술은 6HGz 대역도 지원한다. 라우터나 모뎀이 엑세스 포인트(AP) 역할을 하여 네트워크를 생성하면 스마트폰, 노트북 등의 와이파이 지원장치가 무선 네트워크에 연결하여 인터넷 사용을 하는 원리이다. 이러한 액세스 포인트(핫스팟)는 실내에서는 약 20 미터의 대역을 지원하며, 실외에서는 이보다 더 큰 대역을 지원한다. 핫스팟 지원 범위는 장애물에 따른 신호 감쇠로 제한될 수 있으며, 또는 여러 액세스 포인트를 겹쳐 사용함으로써 더 넓은 범위로 확대할 수도 있다.

와이파이 기술의 개발, 표준화, 인증을 담당하는 비영리조직인 와이파이 얼라이언스는 전기 전자 기술자 협회(IEEE) 802.11 표준에 기반한 모든 무선 근거리 통신망(WLAN) 제품을 와이파이라고 정의하고 있다. 와이파이는 와이파이 얼라이언스의 상표의 하나이며, 와이파이 얼라이언스에서 제시하는 표준을 준수한 제조사는 Wi-Fi Certified 라는 인증을 획득하여 Wi-Fi라는 이름을 사용할 수 있다. 

와이파이 프로토콜
와이파이 프로토콜은 무선 네트워크에서 데이터 통신의 규칙을 정의하는 표준이다. IEEE 802.11 시리즈로 구분되며, 데이터 전송 속도, 주파수 대역, 보안 방식 등을 규정한다. 
802.11b는 1999년에 발표된 초기 와이파이 표준으로, 2.4GHz 주파수 대역에서 최대 11Mbps의 속도를 제공한다. 저속이지만 안정적이며, 초기 무선 인터넷 연결을 가능하게 한 중요한 기술이다. 같은 해 발표된 802.11a는 5GHz 대역을 사용해 간섭이 적고 최대 54Mbps의 속도를 지원하지만, 신호 범위가 짧아 널리 보급되지는 않았다. 

2003년에 도입된 802.11g는 2.4GHz 대역에서 54Mbps의 속도를 제공하며, 802.11b와의 하위 호환성을 유지하면서 속도를 대폭 개선했다. 802.11n은 2009년에 발표되어 2.4GHz와 5GHz 대역 모두를 지원하며, 최대 600Mbps의 속도를 제공한다. MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술을 사용해 데이터 전송 효율을 크게 향상시켰다. 

2013년에 도입된 802.11ac는 5GHz 대역에서 기가비트급 속도(최대 1.3Gbps 이상)를 제공하며, 넓은 채널 폭과 MU-MIMO(Multi-User MIMO) 기술을 통해 여러 기기가 동시에 고속 데이터를 주고받을 수 있다. 최신 표준인 802.11ax(Wi-Fi 6)는 2019년에 발표되었으며, 2.4GHz와 5GHz 대역을 모두 사용해 더 높은 속도와 효율을 제공한다. OFDMA 기술을 통해 네트워크를 효율적으로 분할해 여러 사용자가 안정적으로 연결할 수 있다. 또한, 6GHz 대역을 사용하는 802.11ax의 확장 버전인 Wi-Fi 6E는 더욱 빠른 데이터 전송과 낮은 지연 시간을 지원한다.

보안
와이파이는 암호로 보호하거나 대역 내에 장치가 접근할 수 있도록 개방도 가능하다. 와이파이는 물리적 연결을 필수로 하는 이더넷과 같은 유선 연결 보다 덜 안전한 편이다. 공격자가 합법적인 와이파이 네트워크처럼 보이는 악성 핫스팟을 설정하는 스푸핑, 데이터를 도청하거나 가로채는 패킷 스니핑, 약한 비밀번호를 대상으로 한 브루트포스 공격 등이 있다. 또한, 악성 소프트웨어를 배포해 기기를 감염시키는 위협도 존재한다. 

때문에 와이파이는 다양한 보안 프로토콜을 사용한다. 와이파이 보안 프로토콜로는 WEP, WPA, WPA2, WPA3가 있다. WEP는 초기 보안 방식으로 암호화가 취약해 사용하지 않는 것이 좋다. WPA는 WEP의 단점을 보완했지만, 현재는 더 높은 품질의 WPA2와 WPA3로 대체되었다. WPA2는 AES 암호화를 채택해 보안성이 높지만, KRACK 취약점이 발견된 바 있다. WPA3는 최신 보안 표준으로, 이전 프로토콜의 취약점을 보완하고 퍼블릭 네트워크에서도 암호화를 지원한다.

내 와이파이의 보안방식을 확인하는 방법
데스크탑
     - 제어판-네트워크 및 인터넷-네트워크 및 공유센터 로 접속하여
     - 현재 사용하는 네트워크를 클릭 하여 속성 창에서 보안 탭에서 보안 종류 확인
스마트폰
     - 설정- 연결- Wi-Fi –톱니바퀴 클릭 하여 보안 방식 확인

와이파이 데이터 전송기술
1. MIMO (Multiple Input, Multiple Output)
MIMO는 다중 입력, 다중 출력을 의미하는 기술로, 여러 개의 안테나를 사용하여 동시에 데이터를 전송하고 수신할 수 있게 한다. 즉, 송신기와 수신기 모두 다수의 안테나를 이용해 동시에 여러 데이터를 전송하고 받을 수 있다.

MIMO는 다수의 전파 경로를 활용해 전송 효율을 극대화한다. 데이터가 여러 안테나를 통해 여러 경로로 송수신되기 때문에, 신호가 한 경로에서 손실되더라도 다른 경로를 통해 신호를 받을 수 있어 신뢰성과 성능이 향상된다. 또한, 다중 경로에서 데이터를 동시에 송수신함으로써, 데이터 전송 속도를 크게 높일 수 있다.
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Wi-Fi 4(802.11n) 이상에서 사용되며, Wi-Fi 5(802.11ac), **Wi-Fi 6(802.11ax)**에서 MIMO는 기본 기술로 채택되고 있다.
*MU-MIMO(Multi-User MIMO)*는 여러 사용자가 동시에 데이터를 전송하고 받을 수 있도록 하여, 네트워크 효율을 더욱 개선한다.

2. SISO (Single Input, Single Output)
SISO는 단일 입력, 단일 출력을 의미하며, 송신기와 수신기 모두 하나의 안테나만 사용하는 전통적인 방식이다. 즉, 하나의 안테나를 통해 신호를 송수신한다. SISO는 하나의 경로만 사용하기 때문에 다중 경로를 활용하는 MIMO에 비해 성능이 떨어진다. 또한 대역폭을 효율적으로 활용하기 어렵고, 간섭이나 장애물에 취약하다. 그러나 구조가 단순하고 비용이 적다는 장점이 있다.
초기 Wi-Fi 표준인 Wi-Fi 4(802.11n) 이전의 기술에서는 SISO가 주로 사용되었으며, 현재는 MIMO가 더 많이 사용된다.

3. OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)
OFDMA는 직교 주파수 분할 다중 접속 기술로, 무선 네트워크에서 여러 사용자가 동시에 데이터를 전송할 수 있도록 하는 기술이다. OFDMA는 대역폭을 여러 작은 서브채널로 나누어 각 서브채널에 데이터를 할당하여 여러 사용자가 동시에 데이터를 전송할 수 있어 네트워크의 용량을 효율적으로 사용한다.
이를 통해 지연시간을 줄이며, 서로 간섭 없이 효율적으로 대역폭을 사용할 수 있다. 주파수 대역을 나누어 사용할 수 있기 때문에, 네트워크에서의 과부하를 방지하고 효율적인 데이터 전송이 가능하다.
Wi-Fi 6(802.11ax)에서 핵심 기술로 사용된다. OFDMA는 Wi-Fi 6의 주요 특징 중 하나로, 여러 기기들이 동시에 데이터를 전송할 수 있도록 지원하여 대기 시간이 줄어들고, 다수의 기기가 연결되어 있는 환경에서도 안정적인 성능을 제공한다.