HDG wyjaśnia: Jak działa WiFi?

Wi-Fi to technologia sieci bezprzewodowej, która umożliwia podłączenie urządzeń obsługujących Wi-Fi do sieci lokalnej. Za pomocą Wi-Fi możesz przesyłać dane między lokalnymi urządzeniami sieciowymi lub łączyć się z Internetem, jeśli połączenie jest dostępne. Większość ludzi prawdopodobnie o tym wie, ponieważ wszyscy korzystamy z Wi-Fi na co dzień, ale jak faktycznie działa Wi-Fi?

Wi-Fi to radio

Najbardziej podstawowym faktem dotyczącym Wi-Fi jest to, że do przesyłania informacji wykorzystuje fale radiowe. Fale radiowe to tak zwany określony zakres częstotliwości promieniowania elektromagnetycznego. Światło to część widma, na które wrażliwe są nasze oczy, ale składa się z tego samego „materiału”, co fale radiowe.

WiFi wykorzystuje do transmisji dwie różne częstotliwości: 2,4 Ghz i 5 Ghz. To odpowiednio 2 400 000 000 i 5 000 000 000 cykli na sekundę. To dość dużo w porównaniu do radia FM, które ma częstotliwość tylko około 100 MHz.

Dokładna częstotliwość fali radiowej bardzo zmienia jej charakterystykę. Dzięki wyższej częstotliwości możesz umieścić więcej informacji w swoim sygnale. Jednak niektóre częstotliwości nie mają bardzo długich zasięgów.

Różne częstotliwości w różny sposób penetrują materię. Niektóre częstotliwości mogą zostać odbite od atmosfery, więc nadajnik i odbiornik nie potrzebują do działania linii wzroku. Inne częstotliwości po prostu wystrzeliwują w kosmos. Jest to przydatne, jeśli chcesz komunikować się z satelitą, nie tak bardzo, jeśli odbiornik znajduje się na Ziemi.

Fale na częstotliwościach roboczych Wi-Fi mogą sięgać setek mil, jeśli włożysz wystarczającą moc w moc nadawczą, nic nie stanie na przeszkodzie i użyjesz odpowiedniej anteny. Jednak standardowe domowe WiFi ma zwykle niezakłócony zasięg od 30 do 50 metrów (około 100/150 stóp). Wi-Fi 2,4 Ghz ma większy zasięg, Wi-Fi 5 Ghz ma wyższe prędkości.

Wi-Fi jest cyfrowe

WiFi to radio, ale jest cyfrowy radio. Oznacza to, że fale radiowe są modulowane do przenoszenia kodu cyfrowego. Wi-Fi jest pełne cyfrowych informacji.

Najnowsza i najlepsza technologia Wi-Fi ma teoretyczny limit prędkości 4,8 Gb/s, wykorzystując jednocześnie cztery strumienie danych 1,2 Gb/s. To 600 megabajtów na sekundę! Oczywiście teoretyczne prędkości są określane w laboratorium w optymalnych warunkach, ale nawet w prawdziwym świecie współczesne WiFi jest bardzo szybkie.

Wi-Fi ma standardy i protokoły

WiFi działa już od dłuższego czasu. Pierwsza komercyjna wersja tej technologii została wydana już w 1997 roku. Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE) skodyfikował standard WiFi, który jest oficjalnie znany jako IEEE 802.11. Pierwsza generacja Wi-Fi jest znana jako 802.11a, ale z biegiem czasu powstały nowsze, lepsze wersje Wi-Fi:

• 802.11a
• 802.11b
• 802.11g
• 802.11n
• 802.11ac
• 802.11ax

Wi-Fi nie jest w pełni kompatybilne wstecz. Nie znajdziesz wielu nowoczesnych urządzeń, które nadal mogą komunikować się z urządzeniami 802.11a. Wiele urządzeń Wi-Fi ma „bgn” i będzie działać z tymi trzema standardami, które wykorzystują pasmo częstotliwości 2,4 Ghz. 802.11ac korzysta z pasma 5 Ghz, ale większość tych routerów to „dwuzakresowe”, a także oferuje 2,4 GHz do komunikacji ze starszymi urządzeniami przy użyciu starszych standardów.

W praktyce wsteczna kompatybilność z Wi-Fi jest niestabilna, ponieważ niektóre urządzenia są zablokowane do określonych prędkości w ramach każdego odpowiedniego standardu. Nowsze routery mogą nie pozwalać na tak powolne działanie!

Nawiasem mówiąc, porzucono całą konwencję nazewnictwa „802.11”. Najnowszy standard 802.11ax jest teraz znany jako Wi-Fi 6, gdzie 802.11 to WiFi 5 i tak dalej.

Wi-Fi jest szyfrowane

Każdy może przechwycić fale radiowe WiFi, ale dzięki szyfrowanie cyfrowe nie mogą po prostu podsłuchiwać, co jest wysyłane i odbierane. Przynajmniej tak jest, jeśli Twoja sieć Wi-Fi jest chroniona hasłem.

Twoje hasło Wi-Fi jest również kluczem szyfrowania, więc każdy, kto ma hasło, może zobaczyć wszystkie pakiety danych w postaci niefiltrowanej. Dlatego należy korzystać wyłącznie z witryn, które są HTTPS włączony i zawsze używaj VPN usługa, jeśli korzystasz z publicznego hotspotu Wi-Fi!

Twoje urządzenia Wi-Fi najprawdopodobniej korzystają z WPA2. WPA to skrót od Zabezpieczony dostęp do Wi-Fi i jest bardzo silnym schematem szyfrowania połączeń Wi-Fi. Jednak z biegiem lat hakerzy odkryli różne exploity, które w niektórych przypadkach pozwalają im złamać protokoły szyfrowania WPA2.

W 2018 roku Sojusz WiFi, który jest opiekunem technologii WiFi, ogłosił WPA3. Ta nowa wersja poprawia bezpieczeństwo i usuwa luki w zabezpieczeniach znalezione w WPA2. Oczywiście minie trochę czasu, zanim cały sprzęt na wolności będzie obsługiwał nowy standard bezpieczeństwa.

Wi-Fi Direct to coś

WiFi zostało zaprojektowane do korzystania z centralnego urządzenia, takiego jak router, do zarządzania komunikacją między urządzeniami. Jednak Wi-Fi może być również używane do bezpośredniego łączenia dwóch urządzeń w tak zwanym połączeniu „peer-to-peer”. Jest to bardzo przydatne, gdy na przykład chcesz wysłać duży plik do czyjegoś smartfona ze swojego.

Jest to również rodzaj Wi-Fi, który jest często używany do przesyłania wideo z telefonu na inteligentny telewizor. Kiedy korzystasz z urządzeń takich jak kamery GoPro lub niektóre drony z kamerami WiFi, korzystasz również z bezpośredniego połączenia WiFi. Bluetooth przyciąga najwięcej uwagi w świecie połączeń bezprzewodowych peer-to-peer, zwłaszcza że jest tak energooszczędny, ale Wi-Fi Direct jest szybkie i równie proste w użyciu.

Routery, repeatery i sieci mesh

Podczas gdy bezpośrednie połączenia Wi-Fi są obecnie powszechne, Wi-Fi, z którego wszyscy korzystamy przez większość czasu, wykorzystuje konstrukcję typu hub-and-spoke. Innymi słowy, wszystkie twoje urządzenia Wi-Fi łączą się z urządzeniem centralnym, które działa jako pośrednik. Dla większości ludzi będzie to zwykły router WiFi.

Nowoczesne routery mogą pochwalić się wieloma antenami, oddzielającymi różne pasma częstotliwości, a także sprzętem, który wysyła i odbiera dane WiFi. Te routery obsługują również połączenie internetowe i wszelkie przewodowe urządzenia Ethernet w sieci, umożliwiając komunikację między sieciami przewodowymi i bezprzewodowymi.

Jednak, jak powiedzieliśmy powyżej, zasięgi sygnału Wi-Fi są dość ograniczone. Co oznacza, że ​​im dalej jesteś od routera, tym gorsza jest siła sygnału. A Wzmacniacz WiFi może być używany do rozszerzenia tego sygnału na krawędzi zasięgu.

Chociaż wzmacniacze działają wystarczająco dobrze, pojawił się nowy trend w kierunku „siatkowych” systemów Wi-Fi. Tutaj nie ma centralnego routera. Zamiast tego kilka mniejszych routerów jest rozmieszczonych w całym domu, połączonych ze sobą i zapewniających płynną chmurę WiFi. Jest to technologia Wi-Fi najczęściej stosowana w dużych firmach, ale w domu staje się ona przystępna cenowo posługiwać się.

Poza Wi-Fi

Wi-Fi jest wokół nas bardziej niż kiedykolwiek, ponieważ wszystkie rodzaje urządzeń wymagają teraz połączenia sieciowego. Jednak WiFi nie jest jedyną konkurencyjną technologią, jeśli chodzi o bezprzewodową transmisję danych. Bluetooth rządzi, jeśli chodzi o połączenia o małej mocy i krótkim zasięgu. Przyszłe wersje Bluetooth mogą nawet dać WiFi za swoje pieniądze, jeśli chodzi o prędkość i zasięg.

Jednak największym konkurentem dla Wi-Fi może być równie dobrze 5G. Technologia komórkowa piątej generacji zapewnia niższe szybkości transmisji danych i gęsty zasięg miejski. 5G może nie zastąpi WiFi w domu, ale 5G stanowi alternatywę dla publicznych hotspotów WiFi, które stały się popularne głównie ze względu na wysokie koszty mobilnej transmisji danych.