KR20050016798A - 네트워크 주소 변환을 이용한 무선 인터넷 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ad hoc망과 컴퓨터 내부에 소프트웨어의 형태로 내장되어 무선 Access Point(이하 AP라 함)의 역할을 수행하여 사용자 단말기(PDA, Notebook PC, HandHeld PC 등, 이하 PC라 함)들이 무선 인터넷을 사용할 수 있도록 하는 PC Access Point와 사용자 PC들이 ad hoc 환경에서 로밍이 가능하도록 지원하는 ad hoc 로밍 무선 랜카드에 관한 것이다.

본 발명에서는 AP를 구현하기 위하여 새로운 하드웨어 장치를 개발, 사용하지 않고, Ad hoc 망을 지원하는 무선 네트워크 카드와, AP의 기능 및 로밍 기능을 소프트웨어 방식으로 구현하고자 한다.

본 발명은 Ad hoc 망을 지원하는 무선 랜 장비(가)와, 무선 인터넷을 사용하고자 하는 무선 랜 장비가 장착된 사용자 PC(나)와, 인터넷에 연결된 서버 PC(다)와, 상기 인터넷에 연결된 서버 PC 내부에 소프트웨어의 형태로 내장되어 AP의 역할을 수행하는 소프트웨어 어플리케이션(라)과, 사용자 PC에서 AP와의 무선 수신 감도가 일정 수준 이하로 떨어지면 자동으로 가장 무선 수신감도가 좋은 PC AP를 찾아 연결하여 로밍을 구현 하는 클라이언트 소프트웨어 어플리케이션(마) 으로 이루어지는 것이다.

Description

네트워크 주소 변환 기술을 이용한 무선 근거리 통신 {Wireless Internet Using Network Address Transfer Technology}

본 발명은 별도의 하드웨어 AP가 아닌, PC와 PC에 장착되는무선랜 장비, 그리고 AP의 역할을 수행하도록 하는 소프트웨어 어플리케이션으로 구성된 PC AP 및 Ad hoc 망에서 로밍을 지원하는 무선 랜카드로 구성된 Ad hoc 망에서의 무선 인터넷 구현에 관한 것이다.

현재 무선 인터넷은 망 방식에 따라 Infra Structure 방식과 Ad hoc 방식 두가지가 있다. 현재 일반 사람들에게 잘 알려진 네스팟과 같은 무선 인터넷은 AP라는 장치와 일반 사용자 PC 사이에 Infra Structure 망으로 구성되어 있다. Ad hoc 망은 무선 랜의 기본 단위가 되는 것으로 AP가 없이 각 사용자 PC가 대등한 관계로 상호 통신하는 Peer to Peer 방식이다. 이때 통신 가능한 영역을 BSS(Basic Service Set)라고 하는데, 오직 1개의 BSS로 구성되어 소규모로 무선랜을 구축하는 경우에 적당한 방식이다. Ad hoc 망은 각 사용자 PC 사이의 통신은 가능하나, 외부로 나가는 인터넷은 사용이 불가능하다. 이에 반해 Infra Structure 망은 하나의 BSS가 AP와 무선 인터넷 단말기로 구성되고, 분배시스템으로 AP사이를 연결하여 복수개의 BSS를 하나로 묶어 서비스 할 수 있는 ESS(Extended Service Set)를 구성한다. 도 2는 종래의 Infra Structure 방식을 사용한 무선 인터넷 서비스의 구성도로서 도면 부호 1은 사용자 PC가 무선 인터넷 사용이 가능하도록 하는 AP를 나타낸다. 도면 부호 2는 AP를 통해 연결되어 있는 인터넷을 나타낸다. 도면 부호 3은 AP를 통해 인터넷을 사용할 사용자 PC를 나타내며, 도면 부호 4는 사용자 PC에 장착된 무선 랜 장치를 나타낸다. 사용자 PC(3)는 무선 랜 장치(4)를 통해 AP(1)에 접속하여 인터넷(2)을 사용하게 되고 이때 이 로컬 네트워크는 Infra Structure 망으로 구성된다.

위와 같은 무선 랜 구축은 고가의 AP를 구입해야 하기 때문에, 소규모 무선 네트워크를 구성하는데 사용하기에는 무리가 따른다. 하지만 소규모 무선 네트워크를 구성하는데 Ad hoc 망을 사용하게 되면, 로컬 네트워크 내부에서는 인터넷이 가능하나, WAN으로 나가는 인터넷은 사용이 불가능 하여, 어쩔수 없이 AP를 사용한 Infra Structure 망으로 무선 랜을 구축하게 된다. 이는 무선 랜 구축 비용이 많이 들기 때문에, 무선 인터넷의 보급에 있어 저해 요인이 되고 있다. 전자 제품은 소형 경량화로 2006년에는 주요 전자 제품의 60%가 휴대형이 될 것으로 예측되고 다른 장치들과의 통신 연결을 요구하고 있다. 무선 통신은 이러한 통합의 모티브가 되지만 반대로 제한된 통신 자원으로 인한 제약으로 작용하고 있다. 제한된 대역과 단말 기능에 있어서의 제약은 유선 환경에서 제공 받는 멀티미디어 통신 서비스를 수용하는 데 병목이 된다. 이러한 병목의 해소 방안으로 무선 접속 기능을 향상하기 위한 근거리 사설 무선망이 최근 주목을 받고 있다. 이는 공용 주파수 대역에서 보편화된 저가의 장비로 유무선 통신 인프라 접속과 기기 상호간의 통신 연결을 주목적으로 하는 ad hoc 망을 기반으로 한다. 따라서 소규모 무선 랜을 구축함에 있어 Ad-hoc 망을 사용하고도 큰 비용 없이 Ad hoc 망 내부의 PC들이 WAN에 접근하여 인터넷을 사용할 수 있도록 하고, 사용자 PC가 이동함에 따라 로밍 기능을 지원하는 기술이 필요하다.

본 발명은 사용자 PC에 AP의 역할을 하는 소프트웨어 어플리케이션을 설치하여 내부 사용자 PC끼리만 통신이 가능한 Ad hoc 망의 약점을 극복하고, Ad hoc 망으로 연결된 PC가 외부 인터넷이 가능하도록 하고, Ad hoc 망에서 클라이언트가 이동할 경우, 자동으로 로밍이 가능하도록 구현하는 것을 목적으로 한다. 기존의 방식으로 무선 인터넷에서 상술한 목적을 달성하기 위해서는 별도의 AP를 설치하여 사용하여야 하기 때문에 일반 사용자들에게는 커다란 경제적 부담이 되었으나, 본 발명을 통하여 일반 사용자들이 저렴하게 무선 인터넷을 사용할 수 있게 하고자 한다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명은,

사용자 PC에 장착된 무선랜 장치를 Ad hoc 망으로 구성하는 1단계와;

인터넷에 연결되어 있는 사용자 PC에 Ad hoc 망으로 구성된 다른 사용자 PC가 내부 네트워크 연결 뿐만 아니라, 외부 네트워크에 연결할 수 있도록 구현된 AP의 역할을 하는 소프트웨어 어플리케이션을 설치하여 게이트웨이 서버 PC로 구성하는 2단계와;

상기 서버 PC에 설치된 소프트웨어 어플리케이션을 구동함으로써, Ad hoc 망으로 연결된 다른 사용자 PC가 서버 PC에 접속하는 3단계와;

서버 PC에 접속한 사용자 PC가 무선으로 내부 및 외부 네트워크에 연결하여 인터넷을 사용하는 4단계와;

사용자 PC가 이동함에 따라, 무선 수신율이 일정 수준 이하로 떨어질 경우, 본 발명에 의해 구성된 다른 서버 PC에 자동으로 접속하여 인터넷을 지속적으로 사용할 수 있도록 로밍이 가능한 5단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 Ad hoc 망을 이용한 무선 PC AP 및 로밍 무선 랜카드에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성 요소들은 동일한 부호를 사용하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 Ad hoc 망을 이용한 무선 PC AP 및 로밍 무선 랜카드의 개략적인 구성도를 나타낸다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 Ad hoc 망을 이용한 무선 PC AP 및 로밍 무선 랜카드는 Ad hoc 망에서 게이트웨이 서버 역할을 하게 되는 인터넷과 연결된 사용자 PC(100), Ad hoc 망에서 게이트웨이 서버 역할을 하는 사용자 PC를 통하여 인터넷을 사용하게 되는 클라이언트 사용자 PC(200), 각각의 사용자 PC를 무선으로 연결하는 Ad hoc 망(300), 게이트웨이 서버 역할을 하는 사용자 PC가 인터넷이 가능하게 해주는 유무선 네트워크(400), 각각의 사용자 PC를 Ad hoc 망으로 연결시켜주고, 사용자 PC가 이동시 자동으로 로밍이 가능하게 하는 무선 랜 장치(500), 게이트 웨이 서버 컴퓨터에 설치되어 AP의 역할을 수행하도록 구성된 소프트웨어 어플리케이션(600)을 포함한다. 상기 인터넷에 연결되어 있고, 사용자 PC에 설치되어 게이트웨이 서버 역할을 하는 소프트웨어 어플리케이션(600)은 Ad hoc 망에 연결된 클라이언트 사용자 PC에 DHCP 서버 기능을 통하여 사설 IP주소, 게이트웨이 서버 PC의 게이트웨이 주소 및 DNS 주소, 서브넷 마스크를 할당하고, 클라이언트 사용자 PC가 인터넷을 사용하게 되면, 클라이언트 사용자 PC가 사용자 서버 PC에 인터넷 패킷을 전송하게 되면, 이 인터넷 패킷을 검사하여 패킷 정보를 기록하고, 인터넷 패킷 헤더의 클라이언트 사용자 PC MAC 주소 및 IP 주소를 서버 사용자 PC 자신의 MAC 주소 및 IP 주소로 바꿔서 인터넷과 통신하고, 통신 결과값이 들어오면, 기록해 둔 인터넷 패킷 변환 정보를 검색하여, 원래의 MAC 주소 및 IP 주소로 변환하여 해당 사용자 PC에 전송하여 Ad hoc 망에 있는 자체로 인터넷이 되지 않는 PC가 인터넷이 가능하도록 한다. 각 사용자 PC에 장착되어 Ad hoc 망을 이용하여 무선 인터넷이 가능하도록 하는 무선랜 장치(500)는 클라이언트 사용자 PC가 이동 시, 무선 수신율이 적정 수준 이하로 낮아지면, 무선랜 주변 환경을 검색하여 최상의 무선 수신율을 제공하는 PC AP에 자동으로 접속하도록 장치 내에 구현하거나, 사용자 PC에 소프트웨어 어플리케이션 형태로 설치하여 로밍 기능을 구현한 무선랜 장치이다.

도 3은 본 발명을 구현하는데 있어 가장 중요한 부분인, 서버 사요자 PC에 설치되어 AP의 역할을 수행하는 소프트웨어 어플리케이션(600)의 기능 구성도로서 로밍 모듈(610), Association 모듈(615), NAT 모듈(620), ICMP 모듈(625), ARP 모듈(630), IP 계층 관리 모듈(635), NAPT 모듈(640), DHCP 서버 모듈(645), 로컬 네트워크 게이트웨이 서버 모듈(650), 포트 포워딩 모듈(655), 어플리케이션 계층 게이트웨이(660)로 구성된다. 클라이언트 사용자 PC로부터 인터넷 패킷이 들어오면, IP 계층 관리 모듈(635)이 들어온 인터넷 패킷의 헤더를 검사하여 패킷 타입이 IP일 경우에는 NAT(620) 모듈로, ICMP일 경우에는 ICMP 모듈(625)로, ARP일 경우에는 ARP 모듈(630)로 패킷을 넘겨 처리를 하도록 관리하는 기능을 한다. NAT 모듈(620)은 네트워크 주소 변환 모듈로서 인터넷 패킷의 목적지가 외부 네트워크이면 인터넷 패킷을 공용 IP를 가진 서버 사용자 PC의 소스 IP 및 MAC 어드레스로 변환하여 전송한다. 이때 어플리케이션은 자신이 한 작업 내용을 기록해 둔다. 다시 목적지로부터 인터넷 패킷이 들어오면, 자신의 작업 리스트를 보고, 이 인터넷 패킷을 수신해야 할 사용자 PC의 MAC 주소 및 IP 주소로 변환하여 전송하는 기능을 수행한다. NAT 모듈을 통과한 인터넷 패킷은 NAPT를 통하여 포트정보를 변환하고, 변환 정보를 기록해 두고, 패킷이 들어올 때에는 정 반대의 동작을 한다. 일반적으로 클라이언트 사용자 PC에서 외부 네트워크로 인터넷 패킷이 나갈 때에는 이 인터넷 패킷이 되돌아 올 때, 되돌아가야 할 정보들이 기록되어 있어 쉽게 전달할 수가 있다. 하지만, 외부 네트워크에서 내부 네트워크에 있는 클라이언트 사용자 PC에 연결하고자 하는 경우 즉, 내부 네트워크에서 클라이언트 사용자 PC에 웹서버, FTP서버 등의 서버를 구축할 경우, 외부 네트워크에서는 서버 사용자 PC에 인터넷 패킷을 전송한다. 하지만, 이때 서버 사용자 PC는 내부 네트워크의 어떤 사용자 PC에 해당 인터넷 패킷을 전달해야 하는지 알수가 없는데, 이러한 문제들을 해결하기 위하여 특정 포트로 들어온 인터넷 패킷은 특정 사용자 PC로 보내도록 하는 규칙을 설정하여 이러한 문제점을 해결할 수가 있게 되며, 이러한 기능을 하는 모듈이 포트 포워딩 모듈(655)이다. 이 외에도 다양한 P2P 어플리케이션의 비표준 통신 프로토콜 때문에 발생하는 문제점들을 해결하는 모듈이 어플리케이션 계층 게이트웨이 서버 모듈(660)이다. 또한 로컬 네트워크 게이트웨이 서버 모듈(650)은 하나의 네트워크 카드를 통해 여러개의 로컬 네트워크를 구성할 수 있도록 지원한다.

도면 4는 클라이언트 사용자 PC가 인터넷 사용을 위해 본 발명에 따른 PC AP에 접속하는 로밍 방법을 나타내는 순서도이다. 먼저 클라이언트 사용자 PC는 주변 무선랜 환경 검색을 실시하고, 무선 수신 감도가 가장 좋은 PC AP를 선택하고, 선택한 PC AP에 연결 요청을 한다. 이때, PC AP와 클라이언트 사용자 PC 사이에는 클라이언트 사용자의 사용 허가를 결정하기 위한 보안 감사 및 인증을 실시한다. 보안 감사 및 인증이 성공적으로 완료되면, PC AP는 클라이언트 사용자 PC에 서브넷마스크, 게이트웨이 주소, 아이피 주소, DNS 주소 등 인터넷 사용을 위해 필요한 정보를 알려주고, 클라이언트 사용자 PC는 수신한 정보를 바탕으로 네트워크 환경을 설정한다. 상기 과정이 완료되면 클라이언트 사용자 PC는 무선 인터넷을 사용할 모든 준비가 끝나게 되고, 자유롭게 무선 인터넷을 사용하게 된다. 로밍 대신 특정 PC AP를 선택하여 접속하는 것은 상기 설명에서 무선 수신 감도가 가장 좋은 AP를 찾아 자동 연결하는 부분 대신, 특정 AP로 바로 연결하면 된다.

클라이언트 사용자 PC가 주변 무선랜 환경 검색을 실시할 때, 주변의 다른 클라이언트 사용자 PC와 PC AP를 구별하여 최적의 PC AP를 선택할 수 있도록 하기 위한 프로토콜이 필요하다. Ad hoc 망에서 주변 무선랜 환경을 검색하게 되면, 클라이언트 사용자 PC 사이의 무선 수신율과 PC AP사이의 무선 수신율을 구분할 수가 없다. 따라서, 기존 방식을 적용하면 최적화된 PC AP를 검색하는 것이 불가능하다. 상기 PC AP 검색 방법은 다양한 프로토콜을 정의하여 구현할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 효과는 다음과 같이 요약할 수 있다.

1. 무선 인터넷 사용을 위해 고가의 AP를 구입할 필요 없이, 무선랜 장치와 소프트웨어만으로 무선 인터넷을 사용할 수 있다.

2. PC AP에 연결하는 클라이언트 사용자 PC에 사설 IP를 할당하여 줌으로써, 구성되는 내부 네트워크는 외부 네트워크에게 완벽히 차단되어 보안성이 강화된다.

3. 클라이언트 사용자 PC에 사설 IP를 할당하기 때문에, 공용 IP 확보에 소요되는 비용이 들지 않는다.

4. Ad hoc 망을 이용하고 사설 IP를 사용하여, 추후 홈네트워킹 시장에 자연스럽게 확장하여 적용할 수 있다.

5. AP의 역할을 소프트웨어적으로 구현하여, 추후 무선랜 규격이 변화하더라도 무선 랜카드만 구입하면 무선 인터넷을 지속적으로 사용할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지고 있는 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

1. 본 발명의 대표도

2. AP를 사용하여 Infra Structure 망으로 사용자 PC에게 무선 인터넷을 제공하는 종래의 기술

3. AP 역할을 수행하는 어플리케이션의 구성도

4. 클라이언트 사용자 PC가 인터넷 사용을 위해 본 발명에 따른 PC AP에 접속하는 로밍 방법을 나타내는 순서도

Claims (4)

1. 컴퓨터 내부에 소프트웨어의 형태로 내장되어 별도의 무선 AP 장비를 사용할 필요 없이 무선 AP의 역할을 수행하여 클라이언트 컴퓨터들이 인터넷을 사용할 수 있도록 하는 소프트웨어 어플리케이션과, 상기 어플리케이션이 설치되고 작동하여 무선 인터넷을 사용하고자 하는 클라이언트 컴퓨터에게 무선 인터넷 서비스를 제공하는 서버 컴퓨터와, 각각의 컴퓨터 사이에 Ad-hoc 방식을 사용하여 무선 연결이 가능하게 하는 무선 랜카드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 PC Access Point
2. 클라이언트 컴퓨터가 무선 수신율이 일정 수준 이하로 떨어질 경우, 새롭게 연결 가능한 가장 무선 수신율이 높은 1항의 PC Access Point에 접속하기 위해 주변 PC Access Point 무선랜 환경을 검색하고, 그 중 가장 수신율이 높은 PC Access Point를 자동 또는 사용자가 선택하여 로밍이 가능하도록 하는 클라이언트 소프트웨어 어플리케이션과 무선 랜카드로 구성되는 것을 특징으로 하는 Ad-hoc 로밍 무선 랜카드
3. 2항에서 주변 PC Access Point 무선랜 환경을 검색하는데 있어, 로밍의 최적화를 위해 PC Access Point를 검사 대상으로 한정하고, 각각의 PC Access Point의 무선 수신율만을 검색, 비교, 선택 하는 것을 특징으로 하는 Ad-hoc방식의 로밍 프로토콜
4. 1항에서 PC상에서 무선 AP의 역할을 수행하는 소프트웨어 어플리케이션에 있어서, 클라이언트 컴퓨터에게 사설 IP주소, 게이트웨이 주소, 서브넷 마스크, DNS 주소 등을 알려주는 DHCP 서버 기능과, 클라이언트 컴퓨터가 인터넷을 사용하기 위해 라우팅 기능을 제공하는 로컬 게이트웨이 서버기능, 사설 IP 주소를 서버 컴퓨터의 공인 IP 주소로 변환하는 네트워크 주소 변환(NAT) 기능, 다수의 사설 IP 별로 서로 다른 포트로 매핑하여 변환하는 NAPT 기능, 오류를 보고하고 IP 패킷 프로세싱과 관련된 다른 정보를 제공하는 ICMP 기능, IP주소를 MAC주소로 바꾸어주는 ARP 기능, 다양한 인터넷 응용 서비스의 지원을 위한 포트 포워딩 기능 및 어플리케이션 레이어 게이트웨이 기능, Ad-hoc 로밍을 지원하기 위한 로밍 프로토콜 지원을 특징으로 하는 소프트웨어 어플리케이션