보라빛 소를 만나기 위한 도약

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1876호(2018. 12. 12. 발행)에 기고한 원고입니다.

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5G의 성공 파트너 차세대 무선 랜, ‘더 빨리, 더 안전하게, 더 편리하게’.pdf

[ 요 약 ]

[ 본 문 ]

◾ 무선 랜(LAN)의 첫 번째 규격인 IEEE 802.11이 제정된 것은 1997년 6월인데, 그로부터 20여 년이 지나면서 무선 랜의 속도는 극적으로 빨라졌음

▸ 최초 IEEE 802.11의 최대 전송 속도는 불과 2 Mbps였으며, 1999년 9월 제정된 802.11b는 11 Mbps, 2003년 6월에 제정된 802.11g도 54 Mbps 정도였음

▸ 그러다 10여년이 지나 2009년 9월에 제정된 802.11n에서 600 Mbps로 고속화가 진행되더니, 2013년 등장한 802.11ac에서는 6.9 Gbps로 단박에 기가 시대로 진입했음

▸ 무선 랜의 속도 향상은 앞으로도 지속되어, 2020년에 표준화가 완료될 예정인 차세대 규격 IEEE 802.11ax는 9.6 Gbps로 802.11ac 보다도 1.4 배 빠른데, 무선 랜의 첫 번째 규격과 비교해 보면 20년 동안 약 5천배 이상 빨라진 셈

<자료> IEEE

[그림 1] 무선 랜 발전의 역사

◾ 무선 랜은 첫 번째 규격 제정 이래 2.4 GHz 대역과 5 GHz 대역이라는 동일한 주파수 대역을 사용하고 있는데, 대부분 국가에서 주파수 면허는 불필요해 누구나 이용할 수 있음

▸ 2.4 GHz 대역은 비교적 멀리까지 도달하며 장애물이 있어도 돌아 나가기가 쉽기 때문에 사용성이 뛰어나 무선 랜 등장 초기에 주로 이용되었음

▸ 하지만 2.4 GHz 대역은 무선통신 이외에 다른 용도로도 이용되는데, 산업·과학·의료용 기기에서 정부의 별도 허가 없이 사용할 수 있는 'ISM 대역(Industrial Scientific Medical Band)'은 현재 전세계적으로 900 MHz, 2.4 GHz, 5.7GHz 대역에 설정되어 있음

▸ 여기에 전자레인지나 블루투스 등으로부터 간섭을 받는 일도 많아지다 보니, 비교적 비어 있어 확보가 용이한 5 GHz 대역을 사용하는 쪽으로 서서히 바뀌어 왔음

▸ 802.11n은 2.4 GHz와 5 GHz를 모두 사용할 수 있었지만 현재 사용하는 802.11ac는 5 GHz만을 이용함

▸ 하지만 시대에 따라 상황은 또 다시 달려져, 다음 표준인 802.11ax는 5 GHz 대역만 지원하지 않고 IoT 분야에서 활용을 상정해 전파 확산이 쉬운 2.4 GHz 대역도 다시 지원함

◾ 무선 랜은 앞으로 ‘보다 빨리’, ‘보다 안전하게’, ‘보다 사용하게 편하게’ 등 다양한 방향으로 목표를 두고 진화해 나갈 예정임

<자료> ITPro

[그림 2] 차세대 무선 랜 규격의 등장 배경

▸ ‘더 빨리’를 목표로 한 차세대 무선 랜 규격은 앞서 언급한 802.11ax로 소위 ‘와이파이 6’로도 불리는데, IEEE에서 표준화가 진행되고 있으며 이미 위원회에서 초안이 승인되어 기술 사양은 거의 확정되었음

▸ WPA3 표준은 보안 강화 외에도 스마트폰과 QR 코드로 초기 설정을 할 수 있는 등 현재 환경에 부합한 사용편의성 향상도 도모하고 있음

▸ 802.11ax에서 기대되는 것은 최대 전송속도의 향상만은 아니며, 대규모의 사람이 쾌적하게 이용할 수 있는 처리량(사용자 1 인당 실효 속도)의 향상과 IoT(사물인터넷) 분야에서 이용을 상정한 다수의 단말기 지원 등도 포함되어 있음

▸ ‘더 안전하게’를 목표로 하는 것은 2018년 6월에 등장한 ‘WPA3’인데, 이는 업계 단체인 ‘와이파이얼라이언스(Wi-Fi Alliance)'가 제정한 보안 규격의 최신 버전으로, 이전 버전인 WPA2가 등장한 2004년 이래 무려 14년 만에 새롭게 발표된 표준임

▸ ‘더 쉽게’를 목표로 하고 있는 것은 ‘메쉬(Mesh) 네트워크'인데, 여러 무선 랜의 액세스 포인트(AP) 사이에서 메쉬 형태의 링크를 자동으로 확장하여 최적의 경로로 데이터를 송수신함

▸ 메쉬 네트워크는 전원만 있으면 랜 케이블을 배선하지 않고 무선 랜의 통신 범위를 쉽게 확장 할 수 있는 기술로 주목 받고 있음

◾ 하나씩 좀 더 상세하게 살펴보면, ‘더 빨리’를 달성하려는 발전방향을 대표하는 IEEE의 802.11ax는 최대 전송속도보다는 사용자가 체감할 수 있는 실효 속도 향상이 목표임

▸ 802.11ax의 최대 전송속도가 802.11ac의 6.9 Gbps에서 9.6 Gbps로 향상된다고 하면, 겨우 1.4배만 증가하느냐고 실망할 수도 있지만, 802.11ax의 개발 목표는 최대 전송속도의 향상에만 있는 것이 아니며 오히려 처리량(throughput)의 향상을 더 중시하고 있음

▸ 처리량은 사용자 1인당 실행 속도로 바꿔 표현할 수 있는데, 자동차에 비유한다면 최대 전송속도는 테스트 코스에서 시속 250km의 속력을 내는 것이고, 처리량은 수많은 차들이 함께 달리는 고속도로에서 모두가 항상 시속 100km로 편안하게 달리는 것임

▸ 가까운 장래에는 경기장에서 수많은 사람들이 동시 접속하거나, 가정에서 8K/4K 동영상 및 AR(증강현실)/VR(가상현실) 등 대용량 콘텐츠를 가족들이 각자 감상할 것으로 예상됨

▸ 이를 현재 무선 랜 환경에서 구현한다면 응답 속도가 늦어 짜증날 것이며, 애당초 구현이 불가능할 수도 있는데, 802.11ax는 처리량을 4배 이상 향상시킴으로써 다수에 의한 고용량 데이터 사용 환경에 대응하려는 시도임

▸ 또 지금까지보다 더 많은 단말기 연결을 목표로 하고 있는데, 동일한 주파수 대역에서 다수의 단말기를 수용 할 수 있도록 하거나 1대의 액세스 포인트에 연결할 수 있는 단말기 수를 늘리려 하고 있으며, 이를 통해 IoT 분야에서 무선 랜의 활용을 도모하고 있음

◾ 802.11ax의 사실상 핵심 목표인 처리량 향상을 위해 도입되는 주요 기술은 크게 3가지인데, 가장 중요한 것은 스마트 안테나 기술의 일종인 ‘MU-MINO'임

▸ MIMO(Multiple Input Multiple Output, 다중 입력 다중 출력)는 처리량 향상을 위한 필수 기술로, 송신 측과 수신 측 양방향에 여러 개의 안테나를 제공하여 통신 경로를 다중화 함으로써 전송 용량을 올리는 것임

▸ 가령 단말기와 액세스 포인트 사이에 4개의 전송로를 마련하게 되면, 전송로가 1개인 경우보다 최대 4배의 전송 속도로 데이터를 보낼 수 있게 되는 것임

<자료> IEEE

[그림 3] MU-MIMO 개념도

▸ 무선 랜에서 MIMO는 802.11n 시대부터 사용되고 있으며, 802.11ac에서는 이 MIMO를 '여러 단말(Multi User)' 사이에서 구현한 'MU-MIMO'를 채택했지만 다운로드(수신) 방향만 지원할 뿐 업로드(송신)는 지원하지 못했음

▸ 즉, 액세스 포인트에서 여러 단말에 데이터를 동시에 전송하는 것은 가능했지만, 단말로부터 액세스 포인트로 전송할 때는 종래대로 하나씩 순서대로 보내는 수밖에 없어, 보내고 싶은 데이터가 있는 단말은 다른 단말이 통신하는 동안 기다려야만 했음

▸ 802.11ax에서는 여러 단말에서 액세스 포인트에 동시에 데이터를 전송할 수 있는 ‘업 링크 다중 사용자 모드’가 가능한 MU-MIMO를 실현하는데, 다른 단말의 통신이 끝나기를 기다리지 않고 여러 기기에서 동시에 데이터를 송신 할 수 있으므로 전송 효율이 높아짐

▸ MU-MIMO를 위해 802.11ax에 도입되는 것이 ‘트리거 프레임(trigger frame)'인데, 여기에는 어떤 단말기가 데이터를 전송해도 괜찮은지에 대한 정보가 들어있으며, 지정된 단말기는 정해진 시간 간격에 따라 액세스 포인트에 전송을 시작하게 됨

▸ 트리거 프레임에는 전력 제어에 관한 정보도 포함되어 있어 단말은 그것을 보고 출력을 조정하여 액세스 포인트에 도착하는 신호의 강도를 조절하는데, 이를 이용하면 각 단말로부터 온 여러 신호들을 액세스 포인트에서 분리하기가 용이해짐

◾ 802.11ax의 처리량 향상을 위해 도입되는 두 번째 주요 기술은 ‘OFDMA'로 802.11ac에서는 OFDM 기술까지 사용했지만 802.11ax에서는 새로 OFDMA 사용을 추가하였음

▸ OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 직교주파수분할다중)은 ‘반송파(搬送波, carrier signal)’를 작은 ‘부반송파(副搬送波, sub-carrier)'로 분할하여 각각에 데이터를 실어 병렬로 전송하는 기술임

▸ OFDM에서는 동시에 데이터를 전송하는 모든 부반송파를 기본적으로 하나의 단말이 점유하는데, 이에 비해 802.11ax의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 직교주파수분할다중접속)에서는 부반송파를 여러 사용자가 분할 사용할 수 있음

▸ IoT에서는 대부분 작은 양의 데이터를 보내는 경우가 많은데, OFDMA를 이용하면 지금까지 낭비되고 있던 부분에 다른 단말의 데이터를 실어 보낼 수 있어 전송효율을 향상시킬 수 있으며, 이미 LTE에 적용되어 효과가 검증된 바 있음

◾ 802.11ax의 처리량 향상을 위한 세 번째 도입 기술은 ‘공간 재이용(Spatial Reuse)'인데, 이는 데이터 송지 대기 중인 상태에서도 다른 통신에 방해가 되지 않으면 송신할 수 있게 하는 것임

▸ 무선 랜은 기본적으로 자신이 사용하고자 하는 채널 상에서 다른 통신이 이루어지고 있지 않은 것을 확인하고 데이터를 전송하여 충돌을 회피하는 ‘CSMA/CA(Carrier Senses Multiple Acess/Collision Avoidance)’라는 구조를 사용함

▸ 이를 통해 근처에 다른 단말기가 있으면 자신과 연결하려는 액세스 포인트가 다른 단말과 통신이 끝날 때까지 통신을 시작되지 않게 함

▸ 하지만 만약 자신의 통신 상대인 액세스 포인트가 전파를 발신하고 있는 주변의 단말이나 그 단말의 상대가 되는 액세스 포인트와 전혀 다른 방향에 있는 경우라면 신호를 내보내도 주변 단말의 통신에는 별 영향을 주지 않을 것임

▸ 이 점에 착안해 단말과 액세스 포인트 사이에 정보 교환을 통해 다른 단말의 통신을 방해하지 않는다고 판단이 되면 통신을 하게 만들자는 것이 공간 재사용의 아이디어임

▸ 공간 재사용을 구현하기 위한 방법으로는 신호가 검출됐다고 판단하는 기준 값을 올리는 ‘OBSS_PD’라는 기술과, 다른 단말이 액세스 포인트에 업 링크 통신을 하는 타이밍에 다운 링크 방향의 신호를 덧씌워 보내는 ‘SRP’라는 기술, 이렇게 2 종류가 검토되고 있음

◾ 무선 랜에서 속도와 함께 중요시 되는 것은 보안인데, 14년 만에 등장한 새로운 보안 표준인 WPA3는 ‘더 안전한’ 무선 랜의 발전방향을 대변함

▸ 무선 랜의 보안 역시 새로운 취약점에 대한 공격과 방어의 역사인데, 무선 랜의 등장과 함께 개발된 보안 표준인 WEP(Wired Equivalent Privacy)는 액세스 포인트 쪽에 임의의 암호(WEP 키)를 설정하여 암호를 입력한 단말기에서만 접근할 수 있게 하는 방식임

▸ WEP는 여러 통신의 암호화에 동일한 암호를 사용하거나 암호를 변경하지 않고 계속 사용할 경우 문제가 많은 방식인데다가, 암호화 알고리즘으로 취약해 해독하는 도구가 공개되어 손쉽게 뚫리는 문제가 있어 2004년에 파기되어 현재는 사용하지 않고 있음

▸ 이 WEP의 대체 규격으로 2002년에 등장한 것이 WPA(Wi-Fi Protected Access)인데, 암호화에 사용하는 키를 일정 시간마다 업데이트하는 구조로 변경하여 안전성을 크게 높였음

▸ WPA는 사용하는 암호화 알고리즘은 WEP와 같이 RC4(Rivest Cipher 4)라는 알고리즘을 사용하지만, 암호화 부분에는 WEP보다 안전성을 높인 TKIP(Temporal Key Integrity Protocol, 임시 키 무결성 프로토콜)이라는 알고리즘을 채택하였음

▸ 하지만 WPA도 기본적으로 RC4를 사용하고 있기 때문에 보안성에 불안이 남아 있었는데, 그래서 2004년에 등장한 것이 WPA2로 이 프로토콜은 미국 정부의 공식 암호화 방식으로 채택된 AES(Advanced Encryption Standard)를 표준으로 사용하여 더욱 안전성을 높였음

▸ 이후 14년 만인 2018년에 등장한 것이 WPA3인데, 실제 제품에서 지원은 2019년부터 액세스 포인트와 단말기 등의 제품에 순차적으로 채택될 전망임

▸ WPA3를 지원하는 제품의 대부분은 현재 널리 사용되고 있는 WPA/WPA2 지원 제품과 상호운용성을 확보하기 위한 전환 모드를 마련해 당분간 기술 공존을 할 것으로 보임

▸ 업계 단체인 와이파이 얼라이언스가 무선 랜의 상호운용성을 보장하는 ‘Wi-Fi CERTIFIED’ 인정에는 당분간 WPA2가 필수 요건으로 유지되겠지만, 향후 WPA3 지원 제품이 증가하게 되면 WPA3가 상호운용성 인증의 필수요건이 될 것으로 전망됨

[표 1] 무선 랜 보안의 역사

◾ WPA3의 개발이 진행된 이유는 2017년 10월에 밝혀진 WPA2의 취약성을 악용한 ‘KRACKs(크랙)’ 공격을 방어하기 위해 새로운 암호화 기법을 도입하기 위해서임

▸ 크랙은 WPA2에서 단말과 액세스 포인트 사이에 처음으로 연결이 이루어질 때 사용하는 ‘4웨이 핸드셰이크(4 ways handshake)'라는 순서에 공격자가 끼어드는 중간자 공격의 일종임

▸ 구체적으로 보면, 4웨이 핸드셰이크의 마지막 메시지 통신을 방해하는데, 그러면 액세스 포인트는 세 번째 메시지가 잘 보내지지 않았다고 판단해 단말에 암호화 키를 재전송하게 됨

▸ 이 재전송 된 암호화 키를 다시 설치할 때 원래는 다른 매개 변수를 난수로 발생시키지 않으면 안 되는데, 당시 일부 제품은 동일한 매개 변수를 사용하였음

▸ 이 제품들은 재사용하지 말아야 할 매개 변수를 여러 번 반복 사용하게 되므로 공격자들이 암호화된 통신을 해독하거나 다른 콘텐츠를 삽입할 위험성이 높아지게 됨

▸ WPA3에서는 4웨이 핸드셰이크 순서 전에 ‘SAE’라는 새로운 절차를 도입하는데, SAE는 우선 액세스 포인트와 단말 사이에서 암호가 일치하는지 확인 한 후, 그 암호로부터 통신 상대와 같은 소수를 생성함

▸ 그 다음 각각 2개의 임의의 숫자를 생성하고 이 숫자를 사용하여 미리 정해진 방식으로 처리 한 숫자를 서로 보내며, 이러한 정보를 기반으로 암호화 키를 생성함

▸ 이 방식은 단말과 액세스 포인트에서는 각자 받은 정보와 자신만이 가지고 있는 정보를 맞춰 암호화 키를 쉽게 생성 할 수 있는 반면, 통신 과정에서 상호 교환하는 정보만으로는 암호화 키를 이끌어내는 것이 현실적으로는 불가능해 도청을 당해도 별 문제가 없는 장점이 있음

▸ 아울러 WPA3 되어도 사용자 조작성은 변하지 않아, 기본적으로 액세스 포인트와 접속에 사용하는 암호를 설정하는 것만으로 모든 단말과 액세스 포인트 사이에서 암호화가 자동으로 처리되는 것도 장점임

◾ 마지막으로 무선 랜의 ‘사용 편의성 향상’을 목적으로 한 발전방향을 보여주는 것은 ‘메쉬 네트워크’인데, 최근 1~2년 새 관련 제품들이 잇따라 등장하고 있으며 향후 더욱 증가할 전망

▸ 무선 랜은 무면허로 사용할 수 있는 반면 전파 출력이 제한되어 있기 때문에 도달 범위에 한계가 있는데, 중간에 아무것도 없는 시야가 트인 상황에서도 기껏해야 20~40m가 최대치이고 장애물이 있으면 이 보다 훨씬 짧아지게 됨

▸ 일반 가정에서처럼 벽이나 마루, 가구 등이 산재한 환경에서는 액세스 포인트에서 떨어진 방에는 전파가 닿기 힘든데, 최근 스마트 스피커 등을 사용하기 위해 집안 구석구석까지 무선 랜이 닿을 것이 요구되는 경우 메쉬 네트워크를 이용하면 손쉽게 문제를 해결할 수 있음

▸ 무선 랜의 전파 범위를 확장하려는 경우 지금까지는 중계기 등을 사용하는 경우가 많았는데, 중계기는 액세스 포인트에서 전파를 수신한 후 이를 증폭하여 재전송하는 장비임

▸ 중계기에는 크게 브리지(bridge)와 리피터(repeater)가 있는데, 리피터가 수신한 무선 랜의 전파들을 구별없이 모두 증폭하여 재전송하는 반면 브리지는 미리 설정한 액세스 포인트의 전파만을 증폭해 재전송함

▸ 한편 기업 등에서는 무선 랜 스위치나 무선 랜 컨트롤러를 사용하여 범위를 확장하는 곳이 많은데, 무선 랜 스위치로는 각 액세스 포인트의 동작을 중앙 제어할 수 있어, 범위 내에 존재하는 단말의 상황에 따라 액세스 포인트의 신호 강도를 조정해 데이터의 송수신을 제어함

▸ 그러나 무선 랜 스위치나 무선 랜 컨트롤러와 액세스 포인트 사이는 유선 랜 케이블로 연결하는 것이 일반적이어서 공사가 필요하기 때문에 중계기만큼 부담 없이 도입하기는 어려움

[표 2] 중계기, 무선 랜 스위치, 메쉬 네트워크의 차이

◾ 메쉬 네트워크는 중계기와 스위치의 장점을 겸비한 방법이라 할 수 있는데, 무선 랜 스위치처럼 유런 랜을 준비할 필요가 없으면서도 중계기보다 지능적인 제어가 가능함

▸ 가령 전파가 도달하는 범위에 새롭게 메쉬 네트워크를 지원하는 액세스 포인트를 추가하면 그들 사이에서 정보를 교환하면서 필요한 설정을 하여 범위를 자동으로 확장하는데, 단순히 범위 확장만 하는 것이라면 대부분 제품이 최소한의 설정 또는 설정 없이 도입이 가능함

▸ 메쉬 네트워크에서 액세스 포인트 등의 장비는 네트워크 토폴로지를 메쉬 형태로 구성하는데, 전파가 도달하는 범위에 여러 지원 제품이 있는 경우 그 중에서 최적의 경로를 자동으로 선택하며 몇몇 제품에서 고장이 발생하더라도 다른 경로로 변경하여 계속 작동이 가능함

▸ 통신 경로를 선택하는 알고리즘은 각사 모두 세부 사항을 공개하지 않고 있지만, 기본적으로 사용할 수 있는 통신 채널과 전파 강도, 실효 속도, 간섭 비율, 오류율, 거리 등의 정보를 액세스 포인트끼리 교환해 이를 기반으로 값을 비교해 최적 경로를 선택하는 것으로 추정됨

▸ 액세스 포인트 사이에 교환한 정보는 상황에 따라 변화하게 되므로 따라서 일정 시간마다 비교를 다시 해 통신 경로도 다시 선택하도록 되어 있음

◾무선 랜에 메쉬 네트워크를 구축하는 표준은 ‘IEEE 802.3 11s’로 표준화 되어 있는데, 표준화 작업이 2012년에 마무리되어 제품들도 나와 있지만 아직 상호운용성의 과제가 있음

▸ 802.3 11s의 표준은 메쉬 네트워크를 구성하는 기기의 역할을 3 종류로 나누어 정의하고 있는데, 각각 인터넷에 연결된 기간 네트워크에 유선으로 연결하는 ‘MPP’, 전파를 중계하는 ‘MP’, 전파의 중계와 단말기와 연결을 담당하는 액세스 포인트로 기능하는 ‘MAP’임

<자료> IEEE

[그림 4] 802.11s의 메쉬 네트워크 기기 구성

▸ 최근 출시되어 있는 대부분의 메쉬 네트워크 지원 제품들은 이들 3 가지 기능을 중심으로 제공하되 약간씩 차이가 있고, 또한 채널 할당에도 차이가 있는데 이용하는 통신채널을 공통의 것으로 고정시키는 공통채널 모드와 동적으로 변경시키는 멀티채널 모드가 있음

▸ 공통채널 모드에서는 모든 액세스 포인트에 동일한 주파수 대역을 사용하며, 네트워크를 분할하지 않고 안정적인 네트워크를 구축하려는 경우에 적합함

▸ 멀티채널 모드에서는 액세스 포인트 간의 연결에 서로 다른 주파수 대역을 사용하는데, 가령 액세스 포인트 A와는 2.4GHz 대역의 통신이 적합하고 액세스 포인트 B와는 5GHz 대역의 통신이 적합한 상황이라면 서로 다른 주파수를 동시에 사용해 상호 메쉬 네트워크로 접속함

▸ 그러나 현재 시중에 ‘802.3 11s 준수’를 내건 제품은 극히 일부이며, 802. 11s 지원을 강조하고 있는 제품도 타 업체와의 상호운용성은 보장하지 않고 자사 제품들 사이만 연결할 수 있는 경우가 많아 메쉬 네트워크 지원 무선 랜 제품은 상호운용성 과제를 안고 있음

▸ 액세스 포인트 등 여타 무선 랜 제품과 달리 현실적으로는 메쉬 네트워크 관련 제품은 다른 업체의 제품을 조합해 연결하는 것이 아직은 어려운 상황임

▸ 무선 랜 기기의 인증을 담당하는 업계 단체 와이파이 얼라이언스는 ‘Wi-Fi EasyMesh’라는 브랜드로 메쉬 네트워크 지원 제품을 인증할 계획에 있는데, 아직 실제 인증 제품은 나타나지 않았지만 향후 인증을 받은 상호운용이 가능한 제품의 등장이 기대되고 있음

◾ 2019년에 본격 시작되는 5G 상용화에 즈음하여 새로 등장한 차세대 무선 랜 규격들은 네트워크의 스마트화와 대용량화를 지원하여 새로운 모바일 라이프의 창출에 기여할 것으로 기대됨

<자료> sdx central

[그림 5] 5G와 WiFi 6의 공존

▸ 현재 무선 랜은 모바일 데이터 서비스 이용에 중요한 역할을 하고 있는데, 4G에서도 속도와 용량 면에서 무선 랜은 이용자들에게 셀룰러 네트워크 못지않은 가치를 제공함

▸ 이러한 상황은 5G에서는 조금 달라질 수 있는데, 4G 보다 약 20배 정도 속도가 빨라질 것으로 예상되는 5G 보급이 안정화된다면 굳이 지금처럼 무선 랜을 우선하여 데이터 서비스를 이용하는 것이 오히려 사용자 경험을 해칠 수 있음

▸ 5G에서는 VR, AR이나 4K․8K 동영상 서비스를 모바일로 이용하는 것이 가능해지는 반면 데이터 사용량 문제가 발생하기 때문에 무선 랜의 중요성은 더욱 커질 수 있는데, 무선 랜의 속도와 편의성이 5G에 크게 뒤처진다면 서비스 경험에 큰 단절이 생기기 때문

▸ 이런 면에서 더 빠르고, 더 안전하고, 사용 편의성이 높아진 무선 랜을 지향하는 차세대 무선 랜 규격들은 5G 서비스와도 직결되는 것이며, 차세대 무선 랜 지원 제품의 시장 보급 속도는 5G 서비스의 성패에 상당한 영향을 미칠 것이라 볼 수 있음

▸ 5G와 차세대 무선 랜 기술이 끊김없이 상호 연동되며 대용량 콘텐츠에 기반을 둔 스마트 서비스를 자연스럽게 구현 가능한 시대가 된다면, 우리의 모바일 라이프와 비즈니스는 또 한 번 질적 도약을 맞이할 것으로 예상됨

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1815호(2017. 9. 27. 발행)에 기고한 원고입니다.

▶ IITP에서 PDF 포맷으로 퍼블리싱한 파일을 첨부합니다. 가독성이 좋으니 참고하시기 바랍니다.

IoT 통신을 위한 &lsquo;블루투스 메쉬&rsquo; 기술과 보안 취약점 &lsquo;블루본&rsquo;.pdf

ž 블루투스 확산을 목적으로 하는 업계 단체인 ‘Bluetooth SIG’는 이달 초 블루투스의 사물인터넷 활용을 위한 ‘블루투스 메쉬(Bluetooth mesh)’ 기술 사양에 대한 설명회를 개최

Ø ‘블루투스 메쉬’는 블루투스 기기에서 다대다(多對多, NtoN) 통신을 가능하게 해주는 기술로, 블루투스 LE 4.0 이상에서 작동함

Ø 블루투스 SIG가 올해 7월 18일에 사양을 발표한 기술로, 다수의 기기 간 통신이 필요한 IoT (사물인터넷) 환경에서 활용을 지향함

Ø 설명에 나선 블루투스 SIG의 마케팅 부사장 켄 콜더럽은 블루투스 메쉬의 주요 특징으로 메쉬 형 네트워크 구성을 채택해 신뢰성과 수천 노드를 하나의 네트워크에 수용 할 수 있는 확장성이 있다는 점, 그리고 알려진 모든 공격으로부터 방어할 수 있는 보안성 등을 꼽았음

Ø 켄 콜더럽에 따르면 블루투스 메쉬는 표준화 작업 과정에서 여러 벤더간 상호운용성 테스트를 마쳤으며, 이미 기술 사양을 테스트하고 인증 할 수 있는 도구의 제공이 시작되고 있음

ž 블루투스 메쉬가 우선 도입될 수 있는 분야로는 빌딩 자동화, 공장 등의 무선 센서 네트워크, 자산 관리를 위한 추적 등 3가지를 꼽았음

Ø 켄 콜더럽에 이어 설명에 나선 위치정보 서비스 기업 ‘웨어(WHERE)’는 메쉬 네트워크 기능을 지원하는 비콘(beacon)을 이용한 자사의 ‘EXBeacon 플랫폼’의 도입 사례를 소개

Ø 이 솔루션은 현재 블루투스 메쉬의 기반이 되는 미국 퀄컴의 ‘CSRmesh’ 기술을 지원하는 비콘 장비를 사용하고 있는데, 조만간 블루투스 메쉬 사양도 지원할 예정이라고 하며, ‘물건이나 사람의 위치 관리, 센서 네트워크, 빌딩 자동화’ 등에 적용 사례가 있다고 함

Ø 설명회 마지막 순서에는 블루투스 SIG의 이사회 멤버인 도시바에서 블루투스 기술 동향의 변천을 해설했는데, IoT 센서의 제어 방식을 블루투스로 통일하려고 하며 이러한 아이디어에 찬성하는 기업들을 모집하고 싶다는 의향을 밝혔음

Ø 설명회장 한 켠에서는 블루투스 관련 제품을 취급하는 칩 제조업체와 장비 제조업체, 소프트웨어 개발업체들이 블루투스 메쉬의 데모를 시연했는데, 여러 개의 램프와 조명을 제어하는 대만 구니테크(Gunitech)의 데모가 눈길을 끌었음

ž 한편 미국의 보안 기업 ‘아르미스 랩(Armis Labs)’은 최근 블루투스를 통해 연결된 기기에 무단 접근하게 할 위험이 있는 블루투스의 취약점 ‘블루본(BlueBorne)’에 관한 정보를 공개

Ø PC나 스마트폰, IoT 기기 등의 장치가 블루투스로 연결되어 있을 경우 무단으로 접근될 우려가 있다고 하는데, 이 취약점은 아르미스 랩이 지난 4월에 발견 한 것으로 구글과 마이크로소프트 등 PC와 스마트폰 OS 개발업체들은 이미 관련 업데이트를 공개하고 있음

Ø 블루본 취약점을 악용한 공격은 표적 장치와 페어링 할 필요가 없으며, 또한 표적 장치가 검색 가능 모드에 있지 않아도 공격 할 수 있다고 하는데, 아르미스 랩이 블루본 취약점과 관련해 지금까지 확인한 제로 데이 공격은 8 건임

Ø 제로 데이 공격이란 취약점이 발견되고 패치되기 전까지의 기간 동안 이루어지는 공격을 말하는데, 사실상 방어가 불가능하여 이 기간 동안은 매우 위험한 상황이 되므로 대부분의 취약점은 패치가 배포된 이후에 공개가 됨

Ø 블루본은 안드로이드, 리눅스, 윈도, iOS(버전 9.3.5 이전), tvOS(버전 7.2.2 이전) 등의 운영체제에게 작동하는 모든 기기에 영향을 미치며 블루투스 버전과는 상관없다고 하는데, 아르미스 랩은 이 조건에 해당하는 기기의 수가 80억 대가 넘을 것으로 추정함

ž 블루본은 다른 유형의 공격과는 달리 무선 통신을 통해 확산되는 것이기 때문에 큰 노력을 들이지 않고도 확산시킬 수 있는 위험이 있다고 아르미스 랩은 설명

Ø 또한 기존의 보안 대책으로는 막을 수 없는 것이어서, 링크를 클릭하거나 파일을 다운로드 하는 등 사용자의 조작이 없어도 공격이 시작되는 것이 큰 위협이라고 함

Ø 아르미스 랩은 블루본 취약점에 대해 MS와 구글에 4월 19일 통보했다고 하며, MS는 보안 업데이트를 7월 11일에, 구글은 보안 업데이트를 9월 4일에 공개한 바 있음

Ø 애플에는 8월에 통보하였고 현재 버전에는 취약점이 없다는 답을 받았으며, 삼성전자에는 세세 번 연락했지만 답을 받지 못했다고 함

Ø 리눅스에는 8월에 연락을 하였고, 리눅스 커널의 보안 팀과 리눅스 배포판의 보안 메일링 리스트에는 9월 초에 정보를 제공했다고 함

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1808호(2017. 8. 9 발행)에 기고한 원고입니다.

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ž 무선랜 업계 단체인 ‘와이파이 얼라이언스(Wi-Fi Alliance)’는 차세대 네트워크인 5G로 전환해도 와이파이는 셀룰러를 보완하는 중요 기반 기술로 계속 남을 것이라 전망

Ø 와이파이 얼라이언스의 마케팅 부사장 케빈 로빈슨은 와이파이 기술의 최신 동향에 대해 설명하는 자리에서 5G 시대에도 와이파이는 셀룰러를 보완하는 중요 기반 기술의 지위를 계속 유지하게 될 것으로 내다봤음

Ø 로빈슨은 와이파이가 가장 성공적인 소형 셀 기술로서 5G 디바이스의 밀도 요구 사항에 충분히 대응할 수 있는 아키텍처를 가지고 있다는 점을 근거로 들었음

Ø 5G에서 필요로 하는 기능 역량을 지원하는 기존 와이파이 기술 표준으로는 802.11ac, MU-MIMO, WiGig 등이 있으며, 또한 2020년을 목표로 차세대 802.11ax 기술의 보급에도 업계가 적극 나서고 있다는 것

<자료> amplitude-experts

[그림 1] 와이파이의 미래 802.11 ax

Ø 로빈슨은 네트워크의 밀도가 높아지면 ‘관리 가능한 네트워크(managed network)’의 역할이 더욱 중요하다고 지적하며, 매니지드 와이파이 네트워크를 위한 ‘와이파이 공인 밴티지(Wi-Fi CERTIFIED Vantage)’ 프로그램을 소개하였음

Ø 이 프로그램은 와이파이 핫스팟에서 원활한 연결을 제공하는 인증 프로그램인 ‘와이파이 공인 패스포인트(Wi-Fi CERTIFIED Passpoint)’와 ‘와이파이 공인 ac’를 기반으로 하고 있으며, 액세스 포인트에 대한 간편한 인증 및 보안 접근을 제공하는 것이 목적임

Ø 와이파이 공인 밴티지 프로그램은 향후 새로운 기능을 제공하는 한편 이동성을 향상시킬 계획인데, 새로운 기능은 802.11k, 11v, 11r, 11ai를 기반으로 하게 될 것이라고 함

ž 한편 와이파이 얼라이언스는 무선 영상 전송 기술 관련 프로그램인 ‘와이파이 공인 미라캐스트(Wi-Fi CERTIFIED Miracast)’에도 새로운 기능을 추가했다고 발표.

Ø 인텔의 위디(WiDi)나 애플의 에어플레이(AirPlay) 같이 와이파이 네트워크를 활용한 무선 영상 전송 기술은 오래 전부터 상용화되고 있었지만 이는 해당 기업들의 독자 플랫폼으로 표준화된 규격과 기술은 존재하지 않았었음

Ø 이런 문제 해결을 위해 와이파이 얼라이언스는 지난 2012년 9월 ‘와이파이 공인 미라캐스트(Wi-Fi CERTIFIED Miracast)’ 프로그램의 개시를 발표한 바 있음

Ø 미라캐스트는 와이파이 다이렉트 기술을 사용해 사용 중인 디바이스의 영상을 다른 디바이스로 전송할 수 있는 소프트웨어 기술로 1:1 다이렉트 연결을 지원하지만 AP를 통한 디바이스간 연결도 가능해 영상 전송과 인터넷을 동시에 사용할 수 있는 것이 특징

Ø 인텔 위디의 경우 기기간 전송이 아니라 영상 출력이 가능한 별도의 AP로 연결하는 형태로 영상 전송만 가능했으나, 미라캐스트 기술을 지원하면서 위디 지원 기기를 통해서도 직접 다른 디바이스로 영상을 전송할 수 있게 된 바 있음

Ø 로빈슨 부사장은 기자회견에서 이번 업데이트로 미라캐스트를 지원하는 장치들은 고정밀의 콘텐츠를 지원하고 와이파이를 통해 4K 울트라 HD 콘텐츠의 표시도 가능해진다고 말했으며, 또한 새로운 음성·비디오 코덱을 지원하여 배터리의 수명도 길어지게 될 것이라 설명

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1781호(2017. 2. 1 발행)에 기고한 원고입니다. 

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