WiFi

Wifi란?

Wi-Fi는 전자기기들이 무선랜(WLAN, 무선 근거리 통신망)에 연결할 수 있게 하는 기술. 즉, 두 대 이상의 전자기기들을 무선 신호 전달 방식으로 연결할 수 있게 하는 기술이며, IEEE802.11 표준 규격을 사용한다. 

 

ieee802.11이란 WLAN에 사용되는 표준 규격으로, 유선 LAN인 이더넷의 단점을 보완하기 위해 고안된 기술이다. 802.11 프로토콜에 따라 다르지만 주가 되는 동작 주파수는 2.4GHz, 5GHz 이다.  

 

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자주 접하는 용어 

와이파이에 대해 보다보면 Frequency, Channel, BandWidth, Bonding이라는 용어를 많이 접하게 될 것이다. 

이 용어들은 아래와 같은 의미를 가지고 있다. 

• Frequency : 말 그대로 주파수를 의미한다. 
• BandWidth : 주파수 대역폭. 기본 20MHz이며, Bonding 설정에 따라 대역폭이 달라질 수 있다. 
• Channel : BandWidth 크기로 나눈 주파수에 번호를 매긴 것. 주파수 a부터 a+20 Hz까지 b채널, a+20부터 a+40 Hz까지 c채널 과 같은 식으로 주파수 범위별로 채널이 나눠져있다. 
• Bonding : BandWidth를 넓히는 것. n개 채널의 주파수 범위를 사용하여 하나의 넓은 채널로 이용할 수 있게 한다. 기본 20MHz 단위로 주파수를 나눠 채널이 지정되어 있지만 예를 들어 40MHz Bonding을 하면 대역폭이 40MHz인 채널이 지정된다. 802.11 프로토콜마다 다르지만 최대 320MHz Bonding까지 가능하다. 

 

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무선랜 정보 확인 방법 

장치가 Wi-Fi 기능을 이용하려면 무선랜 카드가 장착되어 있어야 한다. 

Wi-Fi가 되는 PC에서 ifconfig 또는 ipconfig 를 cmd창에 입력하면 장치의 네트워크 정보에 대해볼 수 있다. 이때, wlan이나 w로 시작하는 무선 네트워크 인터페이스가 보인다면 Wi-Fi 기능이 활성화 되어있음을 의미한다. 

다만 wlan, w가 보인다고 무선 네트워크에 연결되었다는 의미는 아니다. Ip가 할당 되어있어야 연결된 것이라고 볼 수 있다. 

ifconfig 결과 화면 - 아래쪽 빨간박스 안 inet/inet6 주소가 할당되어있음을 볼 수 있다.

 

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[참고] 무선랜 인터페이스명 변경

https://coderdocument.tistory.com/entry/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EC%9D%B8%ED%84%B0%ED%8E%98%EC%9D%B4%EC%8A%A4-%EB%AA%85-%EB%B3%80%EA%B2%BD-%EB%B0%A9%EB%B2%95

 * 예시 이미지에서 wlp7s0 처럼 보이는 네트워크 인터페이스 명을 wlan0 와 같이 변경할 수 있다.

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Wifi 장치 유형 

Wi-Fi 장치의 역할은 AP(Access Point)와 STA(Station)으로 나뉜다.  

• AP : 유/무선 통신을 연결하는 역할로, 전달받은 데이터를 다른 쪽으로 중계하는 역할을 한다. 공유기와 비슷하다고 생각하면 이해가 쉽다. 
• STA : Wireless NIC(Network Interface Card)를 장착하여 IEEE802.11 표준을 수행할 수 있는 장비이다. 와이파이에 연결가능한 모든 기기는 STA으로 동작하고 있다고 볼 수 있다. 

 

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무선 네트워크 서비스 패키지 

우리는 무선 네트워크 서비스 패키지를 이용해 장치 유형을 설정할 수 있다. 

AP로 설정하기 위해 사용 가능한 서비스 패키지는 hostapd와 wpa_supplicant 두 개가 있고,  

STA로 설정하기 위해 사용 가능한 서비스 패키지는 wpa_supplicant 가 있다. 

 

wpa_supplicant로도 AP로 설정할 수 있는 기능이 있지만, hostapd가 좀 더 AP로 설정하는데에 특화되어있다. 

 

서비스 패키지를 이용하여 장치 유형을 설정하기 위해 “/etc/hostapd/hostapd.conf”, “/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf” 에서 장치 유형 설정과 관련된 속성들을 써줘야한다. 

 

hostapd.conf에 쓸 수 있는 속성들 중 가장 기본적인 것들은 다음과 같다. 5G대역에서 동작하는 AP를 만든다고 가정하면 다음과 같이 속성을 설정할 수 있다. 

 

ctrl_interface=/var/run/hostapd 

interface=wlan0 

driver=nl80211 

ssid=ap_test 

channel=36 

hw_mode=a 

auth_algs=1 

ieee80211d=1 

ieee80211h=1 

wpa=2 

wpa_key_mgmt=PSK 

wpa_pairwise=CCMP 

wpa_passphrase=123456789 

ieee80211w=2 

wmm_enabled=1 

ieee80211n=1 

ieee80211ac=1

 

ssid는 AP가 STA에서 검색되었을 때 어떤 이름으로 보이게 할 것인지, 네트워크 이름을 의미한다. 

또 channel을 통해 AP가 어떤 채널에서 동작하게 할 것인지 설정한다. 

wpa 설정을 통해 암호화 할 수 있으며, 5G 대역 암호화 설정은 PSK로 할 수 있다. 

연결 시 암호를 필요로 하는 PSK로 암호화 설정 시, STA에서 연결할 때 wpa_passphrase를 통해 설정한 패스워드를 입력해야 연결할 수 있다. 

또한 802.11 프로토콜(ieee80211 a/b/g/n/ac/ac)을 1로 설정하여 해당 프로토콜을 이용한다고 정의할 수 있다. 

5GHz에서 동작할 수 있도록 하는 프로토콜은 n, ac 등이 있는데 80211n은 대역폭을 40MHz까지 설정할 수 있고(=40MHz bonding 까지 가능), 80211ac는 160MHz까지 설정할 수 있다. 그렇기때문에 160MHz 본딩 기능을 가진 AP를 만들기 위해서는 80211ac=1 로 설정해줘야한다. 

 

Wpa_supplicant 또한 마찬가지로 AP로 만드는 것처럼 STA으로 만들기 위해 .conf 파일을 작성하는데, hostapd.conf보다 훨씬 간략하다.

 

위의 5G AP에 접속한다고 가정하면 아래와 같이 config파일을 작성할 수 있다. 

 

network = { 

ssid=“ap_test" 

psk="암호화 된 psk" 

#psk=”123456789” 

}

 

위의 wpa_supplicant.conf 파일은 wpa_passphrase 커멘드를 이용하여 작성한 것이다.

 

터미널에서 아래와 같이 커멘드 뒤에 연결할 ap의 SSID와 PSK만 입력하면 wpa_supplicant에서 사용되는 형식으로 wpa_supplicant.conf 파일이 작성된다.

~$ wpa_passphrase "[ssid]" "[psk]"

 

이때 #으로 주석처리된 줄을 볼 수 있는데, wpa_passphrase 커멘드와 함께 입력된 psk이다. psk는 자동으로 암호화 되어 작성된다.

 

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Hostapd & Wpa_supplicant 실행 Command

Hostapd와 Wpa_supplicant는 다음과 같이 실행할 수 있다.

• 포어그라운드
  • hostapd /etc/hostapd/hostapd.conf
  • wpa_supplicant -c /etc/wpa_supplicant.conf -i [무선랜 인터페이스 e.g. wlan0]
• 백그라운드
  • hostapd /etc/hostapd/hostapd.conf &
  • wpa_supplicant -c -B /etc/wpa_supplicant.conf -i [무선랜 인터페이스 e.g. wlan0]

 

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wpa_cli command 정리

(cli 접속 후 help 커멘드 입력 시 더 많은 정보 확인 가능.)

• list_networks
  • 현재 이용가능한(연결된) 네트워크 리스트.
• add_networks
  • 새로운 네트워크 연결 생성.
• ap_scan [value]
  • 인터페이스 설정. value로 0/1/2 가 들어갈 수 있다. (nl80211 에선 1로만 설정 가능)
• set_network [network_id] [set_item] ““
  • network_id 네트워크에 대한 set_item(ssid, psk, key_mgmt 등) 값 설정.
• enable_network [network_id]
  • network_id 네트워크에 연결 시도

 

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wifi 채널 

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_WLAN_channels 

https://ko.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11 

 

참고 사이트 :

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%99%80%EC%9D%B4%ED%8C%8C%EC%9D%B4

와이파이 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

https://ko.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11

IEEE 802.11 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

https://myungin.tistory.com/entry/1-Wireless-Fundamental-%EB%AC%B4%EC%84%A0%EB%9E%9C%EC%9D%98-%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EC%9E%91%EB%8F%99-%EB%B0%A9%EC%8B%9D

[ 1. Wireless Fundamental ] 무선랜의 네트워크 작동 방식

https://egstory.net/edge-study/tech-lesson/aos-8-wireless/1090/

[ACMA 교육#1] 무선랜(802.11) 소개 - 루바루바의 엣지있는 네트워크 이야기