네트워크를 바라보며 AD-HOC네트워크에 대해서 공부해보고자 합니다. 일반적으로 네트워크는 유선환경에 기반을 둔 AP나 기지국에서 인터넷과 같은 네트워크를 연결할 수 있습니다.
네트워크를 설명하기에 앞서 기본적인 네트워크 7계층에 대해서 간단하게 살펴보자.
네트워크 7계층이란?
보통 네트워크 7 계층을 L1~L7으로 설명한다. 각 계층이 세션을 맺고 인터넷이 연결하는 방법을 설명하면, 태초에 L1부터 시작하여 헤더 정보에 L2헤더 정보를 더하여 지속적으로 L7까지 헤더 정보를 합쳐서 네트워크 사이클을 맺어간다.
여기에서 요즘 제가 회사에서 중요하게 살펴보는 것은 TCP/UDP통신으로 L7 Application정보라고 할 수 있다.
과거에 UDP 통신이 TCP통신보다 빠르다는 이점이 있어 신뢰성은 없어도 속도가 빠르다는 이점이 있었으나, 현재는 워낙 L1단계인 인터넷 속도가 빨라지면서 TCP통신의 속도도 엄청 빠르게 올라왔다고 말할 수 있다.
특히, 3 Way-Handshacking의 신뢰와 보안이 중요한 곳에 있어서는 이는 굉장히 중요하다고 할 수 있다. 아무튼, 네트워크의 신뢰도 구간을 지나면, 사용자 인터페이스의 역할을 담당하는 HTTP로 오며, SSL 등과 같은 보안단계를 통해 유저가 사용하는 인터넷 단위에서 DOS 공격과 같은 사이버 위협으로부터 유저의 웹 브라우저를 방어할 수 있다.
| 계층 | 주요 기능 |
| L7 Application |
- 사용자 인터페이스의 역할을 담당하는 계층 1) 여러가지 Application업무에서 필요한 통신 서비스를 제공 예) word processor, Transfer, Electronic Mail 등이 있음 2) 사용자에게 익숙한 프로토콜은 HTTP, FTP, Telnet, SMTP 등이 있음 |
| L6 Presentation |
- 전송하는 데이터의 Fromat(구성방식)을 결정하는 계층 1) Application이 다루는 정보를 통신에 알맞은 형태로 만들거나, 하위 계층을 말함(Session Layer)에서 온 데이터를 사용자가 이해 할 수 있는 형태로 만드는 일 2) 암호화, 압축이 있으며 MPEG, ASCII, EBCDIC, JPEG, GIF, TIFF 등이 있음 3) Code Formatting과 Application Conversion을 제공함 |
| L5 Session |
- 네트워크 상에서 통실할 경우 host간에 최초 연결 1) 통신 중 연결이 끊어지지 않도록 유지시켜주는 계층 2) 7, 6, 5 계층을 통해 data 생성 |
| L4 Transport |
- 정보를 분할하고 상대편에 도달하기 전에 다시 합치는 과정을 담당하는 계층 1) Packet처리를 어느 사용자/프로그램에 맡겨야 하는지 식별 Port 번호 사용 2) 신뢰성 기반의 통신에 사용, Three-way Handshaking, 전송 3) 단위 : Message, 예 TCP/UDP 단위 : Segment, datagram |
| L3 Network |
- Logical address를 담당하고, packet 이동경로 결정하는 계층 1) 데이터를 목적지까지 안전하고 빠르게 전달 2) Data를 전송을 위한 최선의 통신 경로 선택을 제공 3) Rourers네트워크 장비가 작동하는 계층 4) 전송 단위 : Packet, 예) IP, IPX, X25 |
| L2 Data Link |
- 상대방과 물리적인 통신을 위한 통신로를 확립하는 계층 1) Data의 다중 접근, 흐름 제어, 오류 검출 및 정정(BEC, FEC) 2) 전송단위 : Frame 3) e.g. HDLC, LAP-B,LLC, PPP, 브릿지, L2스위치 |
| L1 Physical |
- '0'과 '1'비트 정보를 회선에 내보내기 위한 전기적 변환이나 기계적 작업 계측 1) 전송 단위 : Bit 2) e.g. RS-232C, RS 449/422/423/V23,X21 케이블, 리피터, 허 |
기본적인 네트워크에 대해서 알아보았으니, 이제 본격적인 AD-HOC 네트워크에 대해서 알아보자.
AD-HOC 네트워크는 어디에서 사용할까?
일반적인 네트워크의 경우 유선환경에 기반을 둔 AP나 기지국에서 인터넷을 끌어와 네트워크단에서 연결하여 우리 같은 일반인이 사용한다.
그러나 만약 특수한 상황에서 유선환경에 연결된 네트워크가 없다면, 인터넷을 사용할 수 없나에서 출발하였다고 본다. 예를 들어 밤하늘에 드론쇼행사에 군집드론을 본 적이 있는 사람이라면 바로 이해할 수 있을 것이다.
바로 여기에서 AD-HOC네트워크가 사용되며, 군사적인 목적에서 출발한 개념이라고 보면 쉽다. 전쟁이나 재해로 고립되어 있는 경우 이동 단말기를 통해 네트워크를 구축해서 통신할 수 있는지에 대해서 시작했다.
AD-HOC네트워크는 고정된 유선망을 가지지 않고 이동호스트(Mobile Host)로만 이루어져 통신되는 망을 말한다. 즉, 유선망을 구성하기 어렵거나 망을 구성한 후 단기간 사용되는 경우에 적합하며 AD-HOC 네트워크에서 호스트의 이동에 제약이 없고 유선망과 기지국이 필요 없어 구성과 저렴한 비용의 장점이 존재한다.
즉, 각각의 단말기에서 연결이 되는 형태로 멀리 떨어져 있는 단말기끼리는 중간에 있는 단말기들이 중계기 역할을 하여 통신을 하는 방법을 말한다.
통신기기간 특별한 무선 통신을 AD-HOC네트워킹이라고 말한다. AD-HOC네트워킹은 중앙 시스템의 도움 없이 언제, 어디서나 기기간 통신을 가능하게 한다.
ad-hoc 네트워크에 포함된 기기 중 하나라도 인터넷에 연결되면 ad-hoc네트워크에 포함된 모든 단말기가 인터넷에 접속할 수 있는 원리이다.
이을 토대로 AD-HOC네트워크의 특징을 요약하면
- 분산운영
- Daynamic 한 네트워크 형태
- 불규칙한 링크 용량
- 저전력 기기
AD-HOC네트워크의 프로토콜
AD-HOC네트워크의 효율적인 라우팅을 위한 프로토콜을 분류하면 2가지가 존재한다.
- 트리 기반(Tree-based) 방식 : source 측으로부터 각 목적지에 대해 유일한 최단 경로가 결정되어 이를 통해 데이터를 전달하는 방식
- 메쉬 기반(Mesh-based) 방식 : 하나 이상의 경로를 통하여 데이터를 전달하는 방식
소스에 따라 목적지로 가는 길이 어떻게 구성하느냐에 따라 달라진다고 말할 수 있다.
1) 트리 기반 프로토콜은 AMRoute(ad-hoc Multicast Routing), AMRIS(ad hoc Multicating Routing Protocol utilizing Increasing id-numbers)
2) 메쉬 기반 프로토콜은 ODMRP(On-Demand Multicast Routing Protocol), CAMP(Core-Asisted Mesh Protocol)
- ODMRP는 멀티캐스트 그룹의 Source마다 Mesh를 만드는 반면, CAMP는 멀티캐스트 그룹의 공유 Mesh를 만들어 데이터를 전송한다.
라우팅과 관련해서 고민해야 한다. ad-hoc 네트워크의 기능 중 하나인 이동성과 관련된 문제로 이동을 하면 라우팅 테이블이 계속 변하게 된다. 따라서, 라우팅 데이블을 어떻게 유지할 것인지에 대한 문제가 존재하게 된다.
ad-hoc네트워크를 manet(mobile ad hoc network)이라고 부르며, MANET의 프로토콜도 크게 proactive(table-driven) 방식과 reative(on-demand) 방식으로 나뉜다.
proactive 방식은 네트워크 내의 모든 노드가 자신을 제외한 나머지 노드의 라우팅 정보를 유지하는 것으로 노드의 라우팅 테이블이 하나 이상 존재한다. 또한 모든 노드들은 주기적으로 라우팅 정보를 broadcast 하며 모든 노드들은 자신의 라우팅 정보가 변경되었을 때 다른 노드들에게 전파하게 된다.
이로 인해 모든 노드의 라우팅 정보를 유지함으로 경로 설정 시 경로 획득 절차가 불필요하여 지연 시간이 적고, 노드가 적은 소형 ad hoc네트워크에 적합할 수 있다.
라우팅 정보를 유지하기 위해 메시지로 인하여 오버헤드가 발생할 수 있다.
즉, 요청/응답을 통해 D가 이동했을 때 새로운 라우팅 경로를 확인하고 Reative라고 해서 무조건 라우팅 경로를 요청하는 것은 아니라 캐시를 활용한다.
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