[네트워크] 무선이동 네트워크 (3) - IEEE 802.11 Frame

 

IEEE 802.11 Frame

 위 구조는 WiFi에서 사용하는 Frame의 구조를 나타낸 것입니다. 

 

유선에서의 헤더 주소들은 Destination과 Source 두개만 존재했었습니다. 하지만 WiFi Frame에서는 MAC 주소가 4가지 존재합니다. 

 

 차례로 Address1은 wireless host (받은 AP의 MAC 주소), Address2는 보내는 Host의 MAC 주소, Address3은 AP에서 전달될 Router의 MAC 주소, Address4는 ad hoc mode를 위해 존재하는 주소입니다.  ad hoc은 상용화 되지 않은 구조라 잘 쓰이지 않습니다.

 

 

Addressing 과정

 위 그림에서​ H1은 host로  CSMA/CA 방식을 통해 충돌을 회피합니다. H1은 Internet에 접속하기 위해서 AP와 먼저 연결된 후, DHCP를 수행하여 자신의 IP주소, 서브넷 마스크, 게이트웨이의 IP, 로컬 DNS의 IP를 알아내게 됩니다.

 

 Host는 Wi-Fi 프레임을 전달하고 이를 받은 AP는 이더넷 프레임으로 전환 후 전달하게 됩니다. 이 때, Address2와 Address3의 순서를 바꿔 dest address에 라우터 주소를, source address에 호스트 주소를 넣어 라우터에 전달합니다.

 

 

Frame의 MAC 주소를 어떻게 알아내는가?

 흐름은 위와 같은데  위 주소에 채울 MAC주소를 호스트가 어떻게 아는지에 대한 의문이 생깁니다. address2는 자기 자신이므로 쉽게 적을 수 있으나 address1, 3을 어떻게 알아낼 것인지를 알아보겠습니다.

 

 우선 AP의 MAC 주소(Address 1)는 AP가 Broadcast로 전송한 beacon 프레임을 수신하며 얻을 수 있습니다. beacon 프레임에는 MAC address, signal의 세기 등에 대한 정보가 담겨있습니다.

 

그리고 라우터의 MAC 주소(Address 3)는 맨 처음 DHCP를 통해 자신의 IP주소, 서브넷 마스크, 게이트웨이의 IP, 로컬 DNS의 IP를 알아내게 됩니다. 하지만 IP address만으로 사용자를 특정할 수 없기 때문에 MAC 주소를 사용하게 되고, H1은 R1의 MAC 주소가 필요한 것입니다. 결론적으로 이미 얻은 정보인 R1의 IP 주소와 대응하는 MAC 주소를 저장하고 있는 ARP table을 이용하여 R1의 MAC 주소를 얻게 됩니다.

 

 

 

 

Frame에 Address가 3개여야하는 이유

 Frame에 Address가 꼭 3개여야하는 이유는, AP는 Link layer device이고, router는Network layer device 이기 때문입니다.

 

 쉽게 말해서, 만약 Dest에 AP 주소를 적는다면 AP는 해당 프레임을 받은 후 어디로 보내야할 지 알 수 없게 됩니다.

 

 IP패킷을 꺼내면 그 안에 Dest의 IP주소가 적혀있겠지만 AP는 링크 계층의 장치이라, 더 상위 계층의 주소인 IP 주소를 해석할 수가 없습니다.(네트워크 계층에 있는 Forwarding table이 존재하지 않으므로 어디로 보낼 지 판단이 불가)

 

 만약 Dest에 Router 주소를 적는다면,  채널을 선점해서 프레임을 전송했으나 해당 채널에는 라우터가 없으므로 ACK를 되돌려 받을 수가 없게 됩니다.

 

 따라서 위 주소 필드들이 모두 필요합니다.

 

 

 

 

참고자료

[컴퓨터 네트워크 - 한양대학교 이석복 교수님]
http://www.kocw.net/home/cview.do?cid=6166c077e545b736

https://the-square-of-y.tistory.com/224

https://blog.naver.com/ds4ouj/222375663464

Computer Networking _ A Top Down Approach, 7th