KR102139793B1

KR102139793B1 - 무선 통신 시스템에서 패킷 송신을 중계하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102139793B1
Application number: KR1020140001345A
Authority: KR
Inventors: 신봉진; 강재은; 강한수; 박성일; 박성희; 양칠렬; 이명환; 이장희; 이춘호; 이태영
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-01-06
Filing date: 2014-01-06
Publication date: 2020-07-31
Also published as: KR20150081649A

Abstract

본 발명의 실시예가 제공하는 무선 통신 시스템의 브리지에서 패킷을 송수신하는 방법은, 제1 네트워크로부터 제1 패킷을 수신하는 과정과, 상기 수신한 제1 패킷의 MAC 계층 소스 주소를 상기 브리지의 MAC 주소로 변환하는 과정과, 상기 주소 변환된 제2 패킷을 제2 네트워크로 노드로 송신하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 패킷 송신을 중계하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RELAYING TRANSMISSION OF A PACKET IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 서로 다른 통신 네트워크 사이에서 패킷 송수신을 중계하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 랜(Wireless Local Area Network: WLAN) 통신 시스템은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11에서 정의되고 있는 무선 통신 시스템으로, 무선접속장치(Access Point: AP)가 설치된 곳의 일정 거리 안에서 초고속 인터넷을 할 수 있는 근거리통신망(LAN)이다. 통상적으로 전파나 적외선 전송 방식을 이용하여 통신을 수행한다. 한편, Wi-Fi는 무선 랜 제조사 및 통신 사업자를 중심으로 한 비영리 단체인 Wi-Fi Alliance에서 IEEE 802.11 기술을 지칭하는 용어이다. 따라서 무선 랜 또는 Wi-Fi는 모두 IEEE 802.11 기반의 무선 기술을 지칭하는 용어로 사용되고 있다. 이하의 설명에서도 "Wi-Fi/WLAN", "Wi-Fi", "WLAN", "무선 랜"은 IEEE 802.11 기반의 무선 기술을 의미하는 것으로 혼용되어 사용될 수 있다.

한편, 스마트폰, 스마트 가전 기기 등에 Wi-Fi 기술이 탑재됨에 따라 Wi-Fi 를 사용하기 위한 장치가 급격히 증가하고 있다. 이런 Wi-Fi/WLAN 장치들은 스스로 멀티 홉/메시(Multi-Hop/Mesh) 네트워크를 구성할 수 있고, 멀티 홉/메시 네트워크는 무선 접속 장치(Access Point: AP)를 통하여 외부 통신망과 연결될 수 있다. 참고로 메시 네트워크는 네트워크 상의 각 노드가 독립적인 라우터로 존재하는 네트워크로서 각 노드들이 그물처럼 연결되어 있어서 하나의 연결이 끊어지더라도 다른 연결을 통하여 통신을 할 수 있다.

이렇게 Wi-Fi/WLAN 장치들이 외부망과 연결되기 위해서는 브리지 장치가 필요하다. 브리지 장치는 일반적으로 이더넷(Ethernet) 케이블을 사용하는 유선 통신 인터페이스를 통해서 AP와 연결된다. 브리지(Bridge)란 서로 다른 통신 네트워크를 하나의 네트워크로 연결시키는 기능을 말하며, 통상적으로 레이어(Layer) 2(MAC 계층) 상에서 구현되어 서로 다른 네트워크를 연결한다.

도 1은 무선 통신 시스템에서 일반적인 브리지를 구성하는 통신 인터페이스를 설명하기 위한 도면이다.

도 1은 네트워크 1(101)과 네트워크 2(102)가 제2 계층(MAC 계층) 상에서 브리지(100)를 통하여 연결된 상황을 나타낸다. 도 1에서 보듯이, 브리지(100)는 적어도 두 개의 물리(PHY) 계층(Physical Layer)(111, 112)과, 이 물리 계층들(111, 112)을 포괄하는 하나의 MAC 계층(113)을 포함한다. 각각의 물리 계층들(111, 112)은 서로 다른 네트워크들(101, 102)에 연결되어 있다. 하나의 네트워크로부터 수신된 패킷은 해당 네트워크에 속해 있는 통신 인터페이스를 통해서 브리지(100)로 전달되며, 브리지(100)는 이 패킷이 목적으로 하는 네트워크를 찾아서 해당 네트워크에 연결된 통신 인터페이스로 패킷을 포워딩한다.

한편, 브리지는 브리지를 구성하는 통신 인터페이스 중 외부망과 연결하는 방향의 통신 인터페이스가 유선(Ethernet)인지 또는 무선(Wi-Fi/WLAN)인지를 기준으로 하여 "유선 브리지"와 "무선 브리지"로 분류할 수 있다.

도 2는 무선 통신 시스템에서 유선 브리지를 구성하는 통신 인터페이스를 설명하는 도면이다.

도 2에서 네트워크1(201)이 외부망이고 네트워크 2(212)가 내부망이며, 네트워크1(201)과 연결된 부분은 유선 인터페이스인 이더넷(Ethernet)으로 구성되어 있다.

참고로 일반적인 통신 시스템에서 통신 인터페이스는 물리 계층, (브리지를 포함하는) MAC 계층, TCP/IP(Transfer Control Protocol/Internet Protocol) 계층을 포함한다. 송신측에서 생성된 패킷은 물리 계층을 거쳐서 MAC 계층, TCP/IP계층으로 전달된다. 이때 각 계층은 수신된 패킷들 중에서 자신에게 필요한 패킷만을 다음 계층으로 전달한다. 구체적으로, 물리 계층에서는 송신측에서 생성한 모든 패킷들을 수신하여 MAC 계층으로 전달하고, MAC 계층은 해당 패킷의 MAC 주소(Address)를 확인하여 해당 패킷의 수신 주소가 자신의 MAC 주소로 설정되어 있는 패킷만을 상위 계층인 TCP/IP 계층으로 전달한다.

또한, 유선 브리지에서는 패킷 수신 시 "무차별(Promiscuous) 모드"가 사용된다. 무차별 모드란 해당 브리지에서 수신된 모든 패킷들을 받아들이는 수신 모드이다. 즉, 무차별 모드가 사용될 경우 해당 브리지의 MAC 계층에서는 해당 브리지의 MAC 주소를 가지는 패킷은 물론이고, 해당 브리지의 MAC 주소가 아닌 다른 MAC 주소를 가지는 패킷을 포함하는 모든 패킷을 브리지로 전달한다. 한편, 해당 브리지에서는 패킷의 MAC 주소를 보고 해당 브리지의 MAC 주소를 가지는 패킷을 TCP/IP 계층으로 전달하고, 다른 MAC 주소를 가지는 패킷을 그 MAC 주소에 해당하는 네트워크로 포워딩한다.

한편, Wi-Fi/WLAN 인터페이스에서는 상술한 무차별 모드를 지원하지 않는다. 유선 인터페이스와 무선 인터페이스에서 사용되는 MAC 계층은 캐리어 감지(Carrier Sensing) 방식에서 차이가 있는데, 이러한 차이 때문에 무선 브리지에서는 무차별 모드가 사용될 수 없다. 구체적으로, 유선 이더넷의 MAC 계층은 캐리어 감지를 위하여 CSMA/CD (Carrier Sensing Multiple Access with Collision Detection) 방식을 사용한다. 이 방식은 각 장치(Device)들이 유선 케이블의 전력(Power) 레벨을 측정하여 통신 중인 다른 장치가 있는지 판단하고, 다른 장치가 통신 중이 아닐 때 패킷을 전송하는 방식이다. 유선을 이용한 통신은 무선을 이용한 통신에 비해서 전송 에러 발생 확률이 낮다. 또한 통신 중에 패킷이 다른 패킷과 충돌될 경우 전력 레벨이 변화되기 때문에 패킷 송신 이후 해당 패킷이 다른 패킷과 충돌되었음을 바로 인식할 수 있다. 따라서 CSMA/CS방식에서는 패킷 송신 이후에 수신측으로부터 패킷 수신에 대한 응답(ACK/NACK)을 수신할 필요가 없으며 ARQ(Automatic Repeat Request) 기법이 사용되지 않는다.

한편, 무선 Wi-Fi/WLAN의 MAC 계층은 캐리어 감지를 위하여 CSMA/CA(Carrier Sensing Multiple Access with Collision Avoidance) 방식을 사용한다. 무선을 이용한 통신은 유선을 이용한 통신과 달리 장치간 거리에 따라 신호 레벨이 크게 달라지기 때문에 전력 레벨을 측정하는 것 만으로는 해당 패킷이 전송 중인지 여부를 판단하기가 어렵다. 따라서 전력 레벨을 측정하여 패킷들의 충돌을 감지하는 방식 이외에 추가적으로 패킷의 충돌 여부를 감지하기 위한 방식이 사용된다. 가장 일반적으로 사용되는 방식은 ARQ(Automatic Repeat Request) 기법이다. 즉, 송신측에서 패킷을 전송한 이후 수신측으로부터 해당 패킷에 대한 ACK 이 수신될 경우 해당 패킷의 송신이 성공한 것으로 판단하고, 만일 ACK을 수신하지 못하거나 NACK을 수신할 경우 해당 패킷의 송신이 실패한 것으로 판단하는 것이다.

한편, 상술한 것처럼 무차별 모드에서는 해당 패킷의 MAC 주소에 상관없이 해당 브리지에서 모든 패킷을 수신한다. 만일 무선 Wi-Fi/WLAN에서 무차별 모드를 사용한다면, 무선 브리지에서 해당 패킷의 MAC 주소와 무관하게 모든 패킷을 수신할 수는 있다. 그러나 무선 브리지에서는 모든 패킷을 수신한다고 하여도, 자신의 MAC 주소가 아닌 패킷들에 대해서는 ACK를 송신하지 않는다. 따라서 패킷을 송신한 장치는 ACK을 수신하지 못하는 경우가 생길 수 있기 때문에 해당 패킷이 수신측에서 성공적으로 수신하였음에도 불구하고 전송이 실패한 것으로 판단할 수 있다. 따라서 Wi-Fi/WLAN 인터페이스를 사용한 브리지를 구성하기 위해서는 ACK 전송을 하기 위한 방안이 필요하다.

본 발명의 실시예는 무선 통신 시스템에서 패킷 송수신을 중계하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예는 무선 랜 통신 시스템에서 무선 브리지를 구성하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예는 무선 랜 통신 시스템에서 무선 브리지가 수신한 패킷의 MAC 주소를 변환하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예는 무선 랜 통신 시스템에서 무선 브리지에서 ARQ를 구현하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

상기 방법은, 상기 제1 네트워크로부터 IP 및 MAC의 주소 정보를 수신하는 과정과, 상기 주소 정보를 이용하여 상기 제1 네트워크에 대한 IP 및 MAC 주소 테이블을 구성하는 과정을 더 포함한다.

또한, 상기 방법은, 상기 제2 네트워크로부터 제2 패킷을 수신하는 과정과, 상기 제2 패킷의 MAC 목적지 주소를 상기 제2 패킷의 실제 목적지 노드의 MAC 주소로 변환하는 과정과, 상기 변환된 제2 패킷을 상기 제1 네트워크로 송신하는 과정을 더 포함한다.

한편, 상기 제2 패킷의 실제 목적지 노드의 MAC 주소로 변환하는 과정은, 상기 제1 네트워크에 대한 IP 및 MAC 주소 테이블을 이용하여 수행됨을 특징으로 한다.

도 1은 무선 통신 시스템에서 일반적인 브리지를 구성하는 통신 인터페이스를 설명하기 위한 도면,
도 2는 무선 통신 시스템에서 유선 브리지를 구성하는 통신 인터페이스를 설명하는 도면,
도 3은 무선 통신 시스템에서 무선 브리지를 구성하는 통신 인터페이스를 설명하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 브리지의 기본 구성을 설명하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 내부망과 연결하기 위한 인터페이스를 무선 장치를 사용할 경우의 무선 브리지의 구성의 일 예를 설명하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 무선 브리지를 사용하여 네트워크를 구성한 일 예를 설명하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 무선 브리지에서 패킷을 내부망에서 외부망으로 전달할 때의 패킷의 MAC 주소가 변환되는 예를 설명하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 무선 브리지에서 패킷을 외부망에서 내부망으로 전달할 때의 패킷의 MAC 주소가 변환되는 예를 설명하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 무선 브리지가 내부망 노드의 MAC 주소를 획득하는 절차와 무선 브리지의 동작을 설명하는 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예의 주요 개념은 다음과 같다.

무선 브리지가 내부망과 외부망을 연결하기 위하여 외부망에 대하여 무선 브리지가 패킷 송신의 주체가 되는 것처럼 보이도록 하는 것이다.

이를 위하여 패킷의 MAC 목적지 주소 또는 MAC 소스 주소를 무선 브리지의 주소로 변환 또는 치환(이하에서 "변환"으로 용어를 통일한다.)하는 것이다. 즉, 내부망의 노드에서 생성된 패킷을 외부망으로 내보낼 경우 무선 브리지는 해당 패킷의 MAC 소스 주소를 무선 브리지의 주소로 변환한다. 이렇게 하면 외부망의 노드는 내부망의 모든 MAC 주소를 무선 브리지의 주소로 인식하게 된다.

한편, 외부망에서 생성된 패킷을 내부망으로 전달할 경우 외부망은 모든 내부망 노드들의 MAC 주소를 무선 브리지의 주소로 인식하기 때문에 외부망 노드에서 생성된 패킷들의 MAC 목적지 주소가 무선 브리지의 주소로 설정되어 있다. 따라서 이를 실제 목적지 노드로 전달하기 위하여 무선 브리지의 주소로 설정된 MAC 목적지 주소를 실제 목적지 노드의 주소로 변환한다. 이를 위하여 무선 브리지는 내부망 노드들의 IP 주소와 MAC 주소의 매핑 관계에 대한 테이블(IP-MAC 매핑 테이블)을 구성한다. 여기서 IP-MAC 매핑 테이블은 내부망 노드가 무선 브리지를 통하여 외부망 노드에게 송신하는 gARP(Address Resolution Protocol) 메시지를 통하여 작성할 수 있고, IP-MAC 매핑 테이블을 처음 구성한 이후에도 gARP 메시지를 수신하여 업데이트할 수 있다. 여기서 IP-MAC 매핑 테이블은 L2 계층에서 작성/관리 되어, 브리지를 포함하는 L2 계층 관련 동작에서 참조될 수 있다.

이하에서 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 무선 통신 시스템에서 무선 브리지를 구성하는 통신 인터페이스를 설명하는 도면이다.

도 3에서 네트워크1(301)이 외부망이고 네트워크 2(302)가 내부망이며, 네트워크1(301)과 연결된 부분은 무선 인터페이스인 Wi-Fi/WLAN 장치(311)로 구성되어 있다. 일 예로 내부망과 외부망은 AP를 기준으로 할 수 있다. 즉, AP를 기준으로 AP 이하의 서브넷을 내부망이라 하고, AP를 통하여 서브넷과 연결된 망을 외부망이라고 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 브리지의 기본 구성을 설명하는 도면이다.

도 4의 무선 브리지(400)는 적어도 두 개의 물리 계층 인터페이스(411, 412)와 하나의 MAC 계층(421)을 포함한다. MAC 계층(421)은 브리지 기능을 포함한다. 물리 계층 인터페이스 중 하나는 외부망(401)과 연결하기 위한 인터페이스(411)이고, 이 인터페이스(411)는 Wi-Fi/WLAN(이하 "무선 랜"으로 약칭한다.) 장치로 구성된다. 한편, 내부망(402)과 연결하기 위한 인터페이스(412)는 유선/무선 장치 모두 가능하다. 다만, 이더넷 헤더를 가지고 있어야 한다. 유선 장치의 경우 이더넷 장치를 사용할 수 있다. 무선 장치의 경우에는 무선 장치를 이더넷 헤더로 감싸야(encapsulate) 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 내부망과 연결하기 위한 인터페이스를 무선 장치를 사용할 경우의 무선 브리지의 구성의 일 예를 설명하는 도면이다.

도 5에서는 내부망(502)과 연결하기 위한 인터페이스로 무선 랜(512)을 사용할 때, Batman(Better Approach To Mobile Ad-hoc Networking) 모듈(513)을 사용하여 이더넷 헤더로 무선 랜 장치(512)를 감싸도록 브리지(500)를 구성한 예를 도시한 것이다. 이외의 구성들은 도 4에 설명된 것과 동일하다.

이하에서 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 브리지의 동작을 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 무선 브리지를 사용하여 네트워크를 구성한 일 예를 설명하는 도면이다.

도 6에서 무선 브리지(600)는 도 4와 동일하게, 외부망인 제1 네트워크(601)와 연결하기 위한 물리 계층 인터페이스인 무선 랜 장치(611), 내부망인 제2 네트워크(602)와 연결하기 위한 물리 계층 인터페이스 장치(612)와 두 개의 물리 계층 인터페이스(611, 612) 상위에 MAC 계층(621)을 포함한다. 한편, 외부망(601)에는 두 개의 노드들(631, 632)가 존재하고, 내부망(602)에도 두 개의 노드들(633, 634)가 존재하는 것으로 가정하였다.

무선 브리지(600)는 두 개의 네트워크(601, 602) 사이에서 하나의 네트워크에서 송신된 모든 패킷들을 수신하여 다른 네트워크로 포워딩한다. 이때 본 발명의 실시예에서는 임의의 패킷이 무선 브리지(600)를 경유할 때, 무선 브리지(600)는 해당 패킷의 MAC 주소 중 하나를 무선 브리지(600)의 MAC 주소로 변환한다.

먼저, 내부망(602)에서 생성된 패킷이 무선 브리지(600)를 통하여 외부망(601)으로 송신되는 경우에는 해당 패킷의 이더넷(Ethernet) MAC 헤더 중 MAC 소스(Source) 주소는 무선 브리지(600)의 주소로 변환한다. 이렇게 하면 외부망(601)에 위치한 노드들(631, 632)은 내부망(602)에 위치한 모든 노드들(633, 634)이 무선 브리지(600)의 MAC 주소를 가지는 것으로 인식한다. 즉, 외부망(601)에 위치한 노드들(631, 632)가 내부망(602)로부터 패킷을 수신하였지만 수신한 패킷의 MAC 소스 주소가 무선 브리지(600)의 MAC 주소이기 때문에 외부망(601)에 위치한 노드들(631, 632)은 해당 패킷이 무선 브리지(600)에서 송신된 것으로 인식하게 된다.

한편, 외부망(601)에서 생성된 패킷이 무선 브리지(600)를 통하여 내부망(602)으로 송신되는 경우에는 해당 패킷의 이더넷 헤더(Ethernet Header)의 MAC 목적지(Destination) 주소를 무선 브리지(600)의 주소에서 실제 목적 노드(Destination Node)의 MAC 주소로 변환한다. 앞서 내부망(602)에서 송신된 패킷이 무선 브리지(600)를 통하여 외부망(621)으로 송신될 때는, 마치 무선 브리지(600) 자신이 해당 패킷을 생성하여 송신하는 것처럼 해당 패킷의 MAC소스 주소를 무선 브리지(600)의 MAC 주소로 변경했다. 따라서 반대로 패킷이 외부망(601)에서 내부망(602)으로 들어올 경우, 무선 브리지(600)는 해당 패킷의 MAC 목적지 주소를 원래 패킷이 수신되어야 할 목적 노드의 MAC 주소로 다시 변경을 해주어야 하는 것이다.

상술한 내용을 도 7 및 도 8을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 무선 브리지에서 패킷을 내부망에서 외부망으로 전달할 때의 패킷의 MAC 주소가 변환되는 예를 설명하는 도면이다.

도 7에서 패킷의 소스는 내부망(602)의 노드 3(633)이고 목적지는 외부망(601)의 노드 1(631)인 것을 가정하였다. 이러한 가정에 따라 참조 번호 700은 내부 망(602)에서 패킷의 이더넷 MAC 주소 및 IP 주소를 나타내고, 참조 번호 710은 참조 번호 700의 주소가 무선 브리지(600)에서 변환된 것을 나타낸다.

참조 번호 700은 패킷이 소스 노드(633)에서 송신될 때의 해당 패킷의 주소이므로, 해당 패킷의 이더넷 MAC 목적지 주소(701)는 노드 1로 설정되고, 이더넷 MAC 소스 주소(702)는 노드 3으로 설정되어 있다. 또한, IP 목적지 주소(703)는 노드 1로 설정되었고, IP 소스 주소(704)는 노드 3으로 설정되어 있다. 참조 번호 710은 무선 브리지(600)가 패킷의 주소 중에서 이더넷 MAC 소스 주소(712)를 무선 브리지의 MAC 주소로 변환하였음을 나타낸다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 무선 브리지에서 패킷을 외부망에서 내부망으로 전달할 때의 패킷의 MAC 주소가 변환되는 예를 설명하는 도면이다.

도 8에서 패킷의 소스 노드는 외부망(601)의 노드 1(631)이고 목적지 노드는 내부망(602)의 노드 4(631)인 것을 가정하였다. 이러한 가정에 따라 참조 번호 800은 외부 망(601)에서 패킷의 이더넷 MAC 주소 및 IP 주소를 나타내고, 참조 번호 810은 참조 번호 800의 주소가 무선 브리지(600)에서 변환된 후의 상태를 나타낸다.

참조 번호 800은 패킷이 소스 노드(631)에서 생성될 때의 패킷의 주소이다. 이때 해당 패킷의 이더넷 MAC 목적지 주소(801)는 무선 브리지의 MAC 주소로 설정되고, 이더넷 MAC 소스 주소(702)는 노드 1로 설정되어 있다. 또한, IP 목적지 주소(803)는 노드 4로 설정되었고, IP 소스 주소(804)는 노드 1으로 설정되어 있다. 여기서 이더넷 MAC 목적지 주소(801)가 무선 브리지(600)의 MAC 주소로 설정되어 있는 점에 유의하여야 한다. 이는 도 7에서 설명된 바와 같이 무선 브리지(600)는 내부망(602)에서 외부망(601)으로 전달되는 패킷의 MAC 소스 주소를 무선 브리지(600)의 주소로 변환하기 때문에, 외부망(601)에 위치한 노드들은 내부망(602) 내에 위치하는 노드들의 MAC 주소를 무선 브리지의 주소로 인식하게 된다. 따라서 외부망(602)에 위치한 노드들이 패킷을 송신할 때에는 해당 패킷의 MAC 목적지 주소는 무선 브리지(600)의 주소가 된다. 이렇게 외부망(601) 내의 노드들이 내부망(602) 내의 노드들로 패킷을 송신할 때 무선 브리지(600)의 MAC 주소를 MAC 목적지 주소로 설정하면, 무선 브리지(600)가 무차별 모드를 사용하여 패킷을 수신하는 경우라도, MAC 목적지 주소가 자신(즉, 무선 브리지(600))의 MAC 주소로 설정되어 있기 때문에 ARQ를 적용하여 해당 패킷에 대한 ACK/NACK을 소스 노드로 송신할 수 있다.

한편, 무선 브리지(600)는 참조 번호 800과 같이 MAC 목적지 주소가 무선 브리지의 MAC 주소로 설정된 패킷을 실제 목적지 노드로 전달하기 위하여, 해당 패킷의 MAC 목적지 주소를 해당 패킷의 실제 목적지 노드의 MAC 주소로 변환한다. 참조 번호 810은 MAC 목적지 주소(811)를 실제 목적지 노드인 노드 4의 주소로 변환한 것을 나타낸다. 이때 무선 브리지(600)는 MAC 목적지 노드의 주소를 실제 목적지 노드의 주소로 변환하기 위해서, 패킷의 IP 목적지 주소(803/813)를 보고 실제 목적지 노드를 알 수 있다. 이를 위하여 무선 브리지(600)는 MAC 주소 및 IP 주소에 대한 매핑 테이블을 포함할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 브리지가 동작 시 외부망 노드와 무선 브리지 및 내부망 노드들 간의 메시지 송수신 절차 및 그에 따른 무선 브리지의 동작을 설명한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 무선 브리지를 경유하여 외부망으로 송신되는 패킷의 이더넷 MAC 헤더 중 MAC 주소를 해당 브리지의 주소로 변환한다. 한편, 브리지를 통해 외부망으로부터 내부망으로 송신되는 패킷에 대해서는 이더넷 헤더의 목적(Destination) MAC 주소를 무선 브리지의 주소에서 실제 목적지 노드의 MAC 주소로 변환한다. 이때 해당 무선 브리지는 실제 목적지 노드의 MAC 주소를 판단하기 위해서 MAC 계층에서 IP-MAC 주소 매핑 테이블(Mapping Table)을 생성하고 관리한다.

그런데 외부망의 입장에서 보면, 외부망의 노드는 무선 브리지를 포함하여 내부망이 생성되는 시점에 내부망에 위치하는 노드들의 존재를 알 수 없다. 한편, 외부망의 노드들이 내부망의 노드의 IP 주소를 알고 있는 상태에서 내부망 노드와 통신을 하고자 할 경우 외부망 노드는 내부망 노드의MAC 주소를 획득해야 한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 무선 브리지가 내부망 노드의 MAC 주소를 획득하는 절차와 무선 브리지의 동작을 설명하는 도면이다.

911단계에서 내부망 노드(902)는 자신의 IP 주소 및 MAC 주소를 알리기 위한 gARP 메시지를 무선 브리지(900)로 송신한다.

913단계에서 무선 브리지(900)는 수신한 gARP 메시지를 이용하여 IP-MAC 매핑 테이블을 구성하거나 또는 이미 구성된 테이블을 업데이트한다. 다만, 913단계의 동작은 반드시 여기에서 행해질 필요는 없으며, 후술하는 921 단계 이전에 수행되면 족하다. 915단계에서는 구성 또는 업데이트된 테이블을 이용하여 gARP 메시지를 외부망 노드로 전달하기 이전에 gARP 메시지 패킷의 MAC 소스 주소를 자신의 주소로 변환한다. 917단계에서는 무선 브리지의 주소로 변환된 gARP 메시지를 외부망 노드로 송신한다.

한편, 919단계에서 외부망 노드(901)가 임의의 패킷을 내부망 노드(902)로 송신하고자 할 경우, 외부망 노드(901)는 해당 패킷의 MAC 목적지 주소를 무선 브리지(900)의 MAC 주소로 설정하여 무선 브리지(900)로 송신한다.

921단계에서 무선 브리지(900)는 IP-MAC 매핑 테이블을 이용하여 수신한 패킷의 MAC 목적지 주소를 실제 목적지 주소, 즉, 내부망 노드(902)의 MAC 주소로 변환하고, 923단계에서는 MAC 목적지 주소가 변환된 패킷을 실제 목적지 노드로 송신한다.

지금까지 본 발명의 실시예를 설명하였다. 본 발명의 실시예에 따라 무선 브리지를 구성할 경우 외부망의 입장에서 무선 브리지의 MAC 주소를 이용하여 패킷을 송수신할 수 있기 때문에, 내부망 노드의 MAC 주소를 알지 못하더라도 패킷을 송수신할 수 있다. 또한, 기존의 무선 랜 장치들로 구성된 네트워크를 외부망과 연결하기 위해서는 무선 랜 장치 외에 별도의 유선 통신 인터페이스를 가진 장치가 필요하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 무선 브리지 장치를 사용하면, 무선 랜을 구성하는 장치 중 하나를 무선 브리지로 활용할 수 있기 때문에 네트워크 구성 시 편의성이 향상될 수 있다.

또한, 상술한 설명은 무선 랜(WiFi/WLAN) 통신 시스템을 기준으로 설명되었다. 그러나 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 통신 네트워크와 제2 통신 네트워크를 연결하여 패킷을 중계하기 위한 시스템으로 확장할 수 있음은 물론이다.

Claims

무선 통신 시스템의 브리지에서 패킷을 송수신하는 방법에 있어서,
무선 네트워크인 제1 네트워크 내 MAC 소스 주소를 갖는 무선 장치로부터 상기 무선 장치의 상기 MAC 소스 주소를 포함하는 제1 패킷을 수신하는 과정과,
상기 수신한 제1 패킷 내 상기 무선 장치의 상기 MAC 소스 주소를 상기 브리지의 MAC 주소로 치환함으로써 주소 치환된 제1 패킷을 생성하는 과정과,
상기 주소 치환된 제1 패킷을 제2 네트워크 내 노드로 송신하는 과정과,
상기 제2 네트워크로부터 제2 패킷을 수신하는 과정과,
상기 제1 네트워크에 대한 IP 및 MAC 주소 테이블에 근거하여, 상기 브리지의 MAC 주소인 상기 제2 패킷의 MAC 목적지 주소를 상기 제2 패킷의 실제 목적지 노드의 MAC 주소로 치환함으로써 주소 치환된 제2 패킷을 생성하는 과정과,
상기 주소 치환된 제2 패킷을 상기 제1 네트워크로 송신하는 과정을 포함하는 브리지에서 패킷을 송수신하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 네트워크로부터 IP 및 MAC의 주소 정보를 수신하는 과정과,
상기 주소 정보를 이용하여 상기 제1 네트워크에 대한 상기 IP 및 MAC 주소 테이블을 구성하는 과정을 더 포함하는 브리지에서 패킷을 송수신하는 방법.
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무선 통신 시스템에서 패킷을 송수신하는 브리지 장치에 있어서,
적어도 하나의 통신 인터페이스를 포함하고, 상기 브리지 장치는,
상기 적어도 하나의 통신 인터페이스를 통해, 무선 네트워크인 제1 네트워크 내 MAC 소스 주소를 갖는 무선 장치로부터 상기 무선 장치의 상기 MAC 소스 주소를 포함하는 제1 패킷을 수신하고,
상기 수신한 제1 패킷 내 상기 무선 장치의 상기 MAC 소스 주소를 상기 브리지 장치의 MAC 주소로 치환함으로써 주소 치환된 제1 패킷을 생성하고,
상기 적어도 하나의 통신 인터페이스를 통해, 상기 주소 치환된 제1 패킷을 제2 네트워크 내 노드로 송신하고,
상기 적어도 하나의 통신 인터페이스를 통해, 상기 제2 네트워크로부터 제2 패킷을 수신하고,
상기 제1 네트워크에 대한 IP 및 MAC 주소 테이블에 근거하여, 상기 브리지 장치의 MAC 주소인 상기 제2 패킷의 MAC 목적지 주소를 상기 제2 패킷의 실제 목적지 노드의 MAC 주소로 치환함으로써 주소 치환된 제2 패킷을 생성하고,
상기 적어도 하나의 통신 인터페이스를 통해, 상기 주소 치환된 제2 패킷을 상기 제1 네트워크로 송신하도록 설정된 브리지 장치.
제5항에 있어서, 상기 브리지 장치는,
상기 적어도 하나의 통신 인터페이스를 통해, 상기 제1 네트워크로부터 IP 및 MAC의 주소 정보를 수신하고,
상기 주소 정보를 이용하여 상기 제1 네트워크에 대한 상기 IP 및 MAC 주소 테이블을 구성하도록 설정된 브리지 장치.