В чем заключаются особенности беспроводных технологий передачи данных в компьютерных сетях

Обновлено: 05.07.2024

Повсеместное распространение беспроводных сетей, развитие инфраструктуры хот-спотов, появление мобильных технологий со встроенным беспроводным решением (Intel Centrino) привело к тому, что конечные пользователи (не говоря уже о корпоративных клиентах) стали обращать все большее внимание на беспроводные решения. Такие решения рассматриваются, прежде всего, как средство развертывания мобильных и стационарных беспроводных локальных сетей и средство оперативного доступа в Интернет. Однако конечный пользователь, не являющийся сетевым администратором, как правило, не слишком хорошо разбирается в сетевых технологиях, поэтому ему трудно сделать выбор при покупке беспроводного решения, особенно учитывая многообразие предлагаемых сегодня продуктов. Бурное развитие технологии беспроводной связи привело к тому, что пользователи, не успев привыкнуть к одному стандарту, вынуждены переходить на другой, предлагающий еще более высокие скорости передачи. Речь, конечно же, идет о семействе протоколов беспроводной связи, известном как IEEE 802.11, куда входят следующие протоколы: 802.11, 802.11b, 802.11b+, 802.11a, 802.11g. В последнее время стали говорить и о расширении протокола 802.11g.

Различные типы беспроводных сетей отличаются друг от друга и радиусом действия, и поддерживаемыми скоростями соединения, и технологией кодирования данных. Так, стандарт IEEE 802.11b предусматривает максимальную скорость соединения 11 Мбит/с, стандарт IEEE 802.11b+ - 22 Мбит/с, стандарты IEEE 802.11g и 802.11a - 54 Мбит/с.

Будущее стандарта 802.11a довольно туманно. Наверняка в России и в Европе этот стандарт не получит широкого распространения, да и в США, где он сейчас используется, скорее всего, в ближайшее время произойдет переход на альтернативные стандарты. А вот новый стандарт 802.11g имеет значительные шансы завоевать признание во всем мире. Другое преимущество нового стандарта 802.11g заключается в том, что он полностью совместим со стандартами 802.11b и 802.11b+, то есть любое устройство, поддерживающее стандарт 802.11g, будет работать (правда, на меньших скоростях соединения) и в сетях стандарта 802.11b/b+, а устройство, поддерживающее стандарт 802.11b/b+ — в сетях стандарта 802.11g, хотя и с меньшей скоростью соединения.

Совместимость стандартов 802.11g и 802.11b/b+ обусловлена, во-первых, тем, что они предполагают использование одного и того же частотного диапазона, а во-вторых, что все режимы, предусмотренные в протоколах 802.11b/b+, реализованы и в стандарте 802.11g. Поэтому стандарт 802.11b/b+ можно рассматривать как подмножество стандарта 802.11g.

Физический уровень протокола 802.11

Обзор протоколов семейства 802.11b/g целесообразно начат именно с протокола 802.11, который, хотя уже и не встречается в чистом виде, в то же время является прародителем всех остальных протоколов. В стандарте 802.11, как и во всех остальных стандартах данного семейства, предусмотрено использование частотного диапазона от 2400 до 2483,5 МГц, то есть частотный диапазон шириной 83,5 МГц, который, как будет показано далее, разбит на несколько частотных подканалов.

Технология уширения спектра

В основе всех беспроводных протоколов семейства 802.11 лежит технология уширения спектра (Spread Spectrum, SS). Данная технология подразумевает, что первоначально узкополосный (в смысле ширины спектра) полезный информационный сигнал при передаче преобразуется таким образом, что его спектр оказывается значительно шире спектра первоначального сигнала. То есть спектр сигнала как бы «размазывается» по частотному диапазону. Одновременно с уширением спектра сигнала происходит и перераспределение спектральной энергетической плотности сигнала — энергия сигнала также «размазывается» по спектру. В результате максимальная мощность преобразованного сигнала оказывается значительно ниже мощности исходного сигнала. При этом уровень полезного информационного сигнала может в буквальном смысле сравниваться с уровнем естественного шума. В результате сигнал становится в каком то смысле «невидимым» — он просто теряется на уровне естественного шума.

Собственно, именно в изменении спектральной энергетической плотности сигнала и заключается идея уширения спектра. Дело в том, что если подходить к проблеме передачи данных традиционным способом, то есть так, как это делается в радиоэфире, где каждой радиостанции отводится свой диапазон вещания, то мы неизбежно столкнемся с проблемой, что в ограниченном радиодиапазоне, предназначенном для совместного использования, невозможно «уместить» всех желающих. Поэтому необходимо найти такой способ передачи информации, при котором пользователи могли бы сосуществовать в одном частотном диапазоне и при этом не мешать друг другу. Именно эту задачу и решает технология уширения спектра.

Существует несколько различных технологий уширения спектра, однако для дальнейшего понимания протокола 802.11 нам необходимо детально познакомиться лишь с технологией уширения спектра методом прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS).

Технология DSSS

При потенциальном кодировании информационные биты — логические нули и единицы — передаются прямоугольными импульсами напряжений. Прямоугольный импульс длительности T имеет спектр, ширина которого обратно пропорциональна длительности импульса. Поэтому чем меньше длительность информационного бита, тем больший спектр занимает такой сигнал.

Для преднамеренного уширения спектра первоначально узкополосного сигнала в технологии DSSS в каждый передаваемый информационный бит (логический 0 или 1) в буквальном смысле встраивается последовательность так называемых чипов. Если информационные биты — логические нули или единицы — при потенциальном кодировании информации можно представить в виде последовательности прямоугольных импульсов, то каждый отдельный чип — это тоже прямоугольный импульс, но его длительность в несколько раз меньше длительности информационного бита. Последовательность чипов представляет собой последовательность прямоугольных импульсов, то есть нулей и единиц, однако эти нули и единицы не являются информационными. Поскольку длительность одного чипа в n раз меньше длительности информационного бита, то и ширина спектра преобразованного сигнала будет в n-раз больше ширины спектра первоначального сигнала. При этом и амплитуда передаваемого сигнала уменьшится в n раз.

Чиповые последовательности, встраиваемые в информационные биты, называют шумоподобными кодами (PN-последовательности), что подчеркивает то обстоятельство, что результирующий сигнал становится шумоподобным и его трудно отличить от естественного шума.

Как уширить спектр сигнала и сделать его неотличимым от естественного шума, понятно. Для этого, в принципе, можно воспользоваться произвольной (случайной) чиповой последовательностью. Однако, возникает вопрос: а как такой сигнал принимать? Ведь если он становится шумоподобным, то выделить из него полезный информационный сигнал не так то просто, если вообще возможно. Оказывается, возможно, но для этого нужно соответствующим образом подобрать чиповую последовательность. Используемые для уширения спектра сигнала чиповые последовательности должны удовлетворять определенным требованиям автокорреляции. Под термином автокорреляции в математике подразумевают степень подобия функции самой себе в различные моменты времени. Если подобрать такую чиповую последовательность, для которой функция автокорреляции будет иметь резко выраженный пик лишь для одного момента времени, то такой информационный сигнал возможно будет выделить на уровне шума. Для этого в приемнике полученный сигнал умножается на ту же чиповую последовательность, то есть вычисляется автокорреляционная функция сигнала. В результате сигнал становится опять узкополосным, поэтому его фильтруют в узкой полосе частот и любая помеха, попадающая в полосу исходного широкополосного сигнала, после умножения на чиповую последовательность, наоборот, становится широкополосной и обрезается фильтрами, а в узкую информационную полосу попадает лишь часть помехи, по мощности значительно меньшая, чем помеха, действующая на входе приемника (рис. 1).

Канал передачи данных - это средства двухстороннего обмена данными, которые включают в себя линии связи и аппаратуру передачи (приема) данных. Каналы передачи данных связывают между собой источники информации и приемники информации.

Беспроводные сети передачи данных (БСПД) позволяют объединить в единую информационную систему разрозненные локальные сети и компьютеры для обеспечения доступа всех пользователей этих сетей к единым информационным ресурсам без прокладки дополнительных проводных линий связи.

БСПД обычно создаются в тех случаях, когда прокладка кабельной системы затруднена или экономически нецелесообразна. Беспроводные локальные сети уменьшают затраты на планирование и подготовку рабочего пространства, обновление оборудования и периферии, обеспечивая при этом небольшой радиус мобильности пользователям ноутбуков и PDA.

Беспроводными средствами передачи информации являются радиоканалы наземной и спутниковой связи, использующие для передачи сигналов электромагнитные волны, которые распространяются по эфиру.

Радиорелейные каналы передачи данных.

Радиорелейные каналы связи состоят из последовательности станций, являющихся ретрансляторами. Связь осуществляется в пределах прямой видимости, дальности между соседними станциями - до 50 км. Цифровые радиорелейные линии связи (ЦРРС) применяются в качестве региональных и местных систем связи и передачи данных, а также для связи между базовыми станциями сотовой связи.

Спутниковые каналы передачи данных.

В спутниковых системах используются антенны СВЧ-диапазона частот для приема радиосигналов от наземных станций и ретрансляции этих сигналов обратно на наземные станции. В спутниковых сетях используются три основных типа спутников, которые находятся на геостационарных орбитах, средних или низких орбитах. Спутники запускаются, как правило, группами. Разнесенные друг от друга они могут обеспечить охват почти всей поверхности Земли. Целесообразнее использовать спутниковую связь для организации канала связи между станциями, расположенными на очень больших расстояниях, и возможности обслуживания абонентов в самых труднодоступных точках. Пропускная способность высокая – несколько десятков Мбит/c.

Сотовые каналы передачи данных.

Радиоканалы сотовой связи строятся по тем же принципам, что и сотовые телефонные сети. Сотовая связь - это беспроводная телекоммуникационная система, состоящая из сети наземных базовых приемно-передающих станций и сотового коммутатора (или центра коммутации мобильной связи).

Базовые станции подключаются к центру коммутации, который обеспечивает связь, как между базовыми станциями, так и с другими телефонными сетями и с глобальной сетью Интернет. По выполняемым функциям центр коммутации аналогичен обычной АТС проводной связи.

LMDS (Local Multipoint Distribution System) - это стандарт сотовых сетей беспроводной передачи информации для фиксированных абонентов. Система строится по сотовому принципу, одна базовая станция позволяет охватить район радиусом несколько километров (до 10 км) и подключить несколько тысяч абонентов. Сами БС объединяются друг с другом высокоскоростными наземными каналами связи либо радиоканалами. Скорость передачи данных до 45 Мбит/c.

Радиоканалы передачи данных WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) аналогичны Wi-Fi. WiMAX, в отличие от традиционных технологий радиодоступа, работает и на отраженном сигнале, вне прямой видимости базовой станции. Эксперты считают, что мобильные сети WiMAX открывают гораздо более интересные перспективы для пользователей, чем фиксированный WiMAX, предназначенный для корпоративных заказчиков. Информацию можно передавать на расстояния до 50 км со скоростью до 70 Мбит/с.

Радиоканалы передачи данных MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System). Эти системы способна обслуживать территорию в радиусе 50—60 км, при этом прямая видимость передатчика оператора является не обязательной. Средняя гарантированная скорость передачи данных составляет 500 Кбит/с — 1 Мбит/с, но можно обеспечить до 56 Мбит/с на один канал.

Радиоканалы передачи данных для локальных сетей . Стандартом беспроводной связи для локальных сетей является технология Wi-Fi. Wi-Fi обеспечивает подключение в двух режимах: точка-точка (для подключения двух ПК) и инфраструктурное соединение (для подключения несколько ПК к одной точке доступа). Скорость обмена данными до 11 Mбит/с при подключении точка-точка и до 54 Мбит/с при инфраструктурном соединении.

Радиоканалы передачи данных Bluetooht - это технология передачи данных на короткие расстояния (не более 10 м) и может быть использована для создания домашних сетей. Скорость передачи данных не превышает 1 Мбит/с.

Большинство адаптеров для беспроводных компьютерных сетей сейчас выпускается в формате карт PC Card Type II, предусматривающем установку устройства в ноутбук, хотя существуют и модели адаптеров для установки в слоты PCI или ISA, но их значительно меньше. Поэтому, увы, для установки беспроводного сетевого адаптера в настольный персональный компьютер приходится еще и приобретать дополнительный переходник, вставляемый в слот PCI. Относительно недавно начат выпуск сетевых адаптеров Wi-Fi, выполненных в виде плат стандарта CompactFlash. Такие устройства предназначены для карманных компьютеров, работающих под операционной системой Windows CE (Pocket PC). Существуют и сетевые адаптеры Wi-Fi, выполненные в виде отдельных устройств с интерфейсом USB.

Современной тенденцией является использование в сетевых адаптерах внутренних антенн. В точках доступа для повышения дальности связи чаще используются внешние антенны. В некоторых моделях точек доступа качестве приемопередатчика используется тот же сетевой адаптер, что и в клиентских станциях, причем в точке доступа его так же просто заменять, как и в клиентской станции. Такое техническое решение ограничивает дальность связи (а большая дальность для квартиры или маленького офиса может оказаться излишней), и причина, побудившая инженеров пойти на такой шаг, не совсем понятна. Возможно, они считали, что так будет проще модернизировать точку доступа, если в стандарт беспроводных сетей будут внесены какие-либо изменения на физическом уровне.

Рисунок 3 сетевой адаптер 3Com AirConnect

Типичным случаем является объединение в одном устройстве точки доступа и маршрутизатора. Точка доступа может также включать в себя и некоторые другие устройства, например модем. Для небольшого офиса очень удобно использовать точку доступа, объединенную с принт-сервером. К ней можно подключить самый обычный принтер, превратив его тем самым в сетевой.

Управление точкой доступа в современных беспроводных сетях, как правило, осуществляется по протоколу TCP/IP через обычный Интернет-браузер.

Ясно, что клиентские станции стоят пока значительно дороже, чем простые сетевые карты Ethernet. Но ведь важна не стоимость клиентских устройств как таковых, а общая стоимость системы, а также ее установки и обслуживания. И вот тут мы сталкиваемся с новой ситуацией: разница между стоимостью комплекта оборудования для проводной сети Ethernet (с учетом затрат на покупку кабеля) и стоимостью комплекта оборудования IEEE 802.11b сопоставима по порядку величины со стоимостью прокладки кабеля. И если тенденция снижения цен на беспроводное сетевое оборудование сохранится (при том, что стоимость прокладки кабеля значительно зависит от стоимости труда, которая в нашей стране сейчас растет), то уже в ближайшем будущем может оказаться что в ряде случаев экономически выгоднее развернуть беспроводную локальную сеть, чем возиться с прокладкой кабелей.

Wi-Fi (вай-фай) – это самая популярная, доступная и востребованная технология передачи данных в беспроводных компьютерных сетях. При наличии подключения к интернету технология Wi-Fi позволяет распределить интернет-трафик между максимально возможным числом пользователей и/или устройств. В нашей статье мы рассмотрим самые частые вопросы о вай-фай, интернете и беспроводной связи.

Для чего нужен вайфай

Начнем с определения. Wi-Fi – это технология беспроводной передачи данных в рамках локальной сети, осуществляемой устройствами на основе стандарта IEEE 802.11. В текущем современном мире технология передачи данных окутывает всё большее число устройств: ТВ, телефон, пылесос, холодильник и даже чайник может уже использовать технологию Wi-Fi.

Диапазон 2.4 ГГц

В этот диапазон входят 13 частот, от 2401 МГц до 2461 МГц, и сравнивать его можно с диапазоном 5 ГГц, на котором работают сети поколения Wi-Fi 5 и Wi-Fi 6. Диапазон 2.4 Ггц:

охватывает большую территорию;
имеет более низкие скорость и коэффициент затухания;
распространяется дальше;
более загружен ввиду популярности;
имеет меньшее число каналов (13 вместо 17).

Диапазон 5 ГГц

Указанный диапазон используется сетями Wi-Fi 5 и Wi-Fi 6. Его отличают:

Ширина канала Wi-Fi

Говоря о вайфай, часто обсуждают ширину канала. Для Wi-Fi 4 стандартная ширина составляет 20 МГц, но может доходить и до 40 МГц. Простое определение гласит, что ширина – это пропускная способность канала, поэтому логично предположить, что при 40 МГц интернет будет «летать». Однако это верно, только если у нас нет соседей, поскольку при ширине в 20 МГц имеются три независимых канала, благодаря которым можно «развести» различные подключенные устройства. При ширине 40 МГц это невозможно, а значит, будут помехи, которые отрицательно повлияют на итоговую скорость.

Радиус действия

Как и с шириной, радиус действия сети зависит от ее стандарта. Для IEEE 802.11n, при максимальной скорости 600 Мбит/с, максимальный радиус действия в помещении составляет 70 м, а на открытой местности – 250 м.

Как подключить устройство к Wi-Fi

Теперь давайте разберемся, как подключить к беспроводной сети различные устройства.

Как подключить беспроводной интернет на компьютере и ноутбуке

Для подключения к Wi-Fi сети с компьютера или ноутбука понадобится роутер. Ноутбуки обычно оснащены встроенной сетевой картой, а вот компьютеру нужно либо обновлять сетевую плату (дорого), либо купить Wi-Fi адаптер.

Порядок подключения:

подключите роутер к интернету при помощи Ethernet-кабеля;
включите Wi-Fi в настройках роутера;
в панели задач Windows кликните на «Беспроводные сети»;
выберите сеть, к которой хотите подключиться.
введите пароль от сети и дождитесь подключения.

Можно отметить такую сеть галочкой и подключаться в дальнейшем по умолчанию.

Как им пользоваться на смартфоне

Для того чтобы подключиться к Wi-Fi на смартфоне, необходимо:

смахнуть экран вниз (Android) или вверх (iOS);
нажать на значок «Беспроводные сети», чтобы активировать сохраненное подключение.

Если вы еще ни разу не подключались к такой сети:

пройдите в «Настройки» и выберите подключение к Wi-Fi;
в списке беспроводных сетей выберите ту, к которой хотите подключиться;
при необходимости, если сеть защищена, введите пароль.

Обязательно отметьте возможность подключаться по умолчанию, если вы планируете и дальше пользоваться этой сетью.

От чего зависит скорость

Скорость соединения зависит от ряда факторов, как со стороны провайдера и пользователя, так и со стороны самой технологии. Перечислим некоторые из них.

Со стороны провайдера:

загруженность каналов;
качество оборудования.

Со стороны пользователя:

качество оборудования (роутер, сетевой адаптер) и коммуникаций (интернет-розетки);
расстояние от роутера до устройства;
параметры подключаемого устройства.

Интересно!
Если новейшие гаджеты поддерживают «старые» конфигурации сети, то вот старое, хоть и работающее, устройство может и не «подружиться» с продвинутой сетью.

программное обеспечение (например, антивирус или торрент)
вредоносные программы.

Со стороны беспроводного интернета:

Мощность и загруженность серверов;
Качество линий связи за пределами сети провайдера;
Помехи от других вай фай сетей, бытовых приборов и местоположения роутера относительно беспроводной сети.

Преимущества и недостатки Wi-Fi

Как и любая технология, вайфай имеет плюсы и минусы.

Плюсы:

Беспроводная сеть (можно не спотыкаться о провода);
Покрытия в пределах 70 м вполне достаточно для домашних нужд;
Одна точка доступа – много устройств;
Более высокая скорость;
Если подключать смартфон к вайфай, батарея телефона прослужит дольше;
Безопасные новейшие протоколы.

Минусы:

Задержки в сети (актуально для геймеров);
Ограничение скорости Wi-Fi – снижение скорости у пользователя;
«Естественное» глушение сигнала в домашних условиях;
Помехи с другими устройствами на частоте 2.4 МГц;
Плохая безопасность устаревших протоколов защиты.

Как настроить сеть вай фай в доме

Роутер, или маршрутизатор – главный способ настроить сеть вай фай у вас дома. Ниже рассмотрим все аспекты выбора роутера и задачи, которые он будет выполнять.

Подключение роутера

Для начала сам роутер необходимо подключить к сети интернет. Это делается при помощи специальных кабелей, которые могут подсоединить роутер не только к компьютеру или ноутбуку, но игровой консоли или ТВ-приставке.

Как зайти в роутер

Зайдя в роутер, можно сменить пароль, название сети, настроить роутер или изменить его настройки. Для этого требуется открыть в браузере компьютера или телефона специальный цифровой IP-адрес и ввести указанные на задней панели роутера логин и пароль. Зачастую это адреса 192.168.1.1, или 192.168.0.1 и совпадающие логин и пароль admin.

Важно!
Логин и пароль роутера – это не данные для подключения к сети Wi-Fi!

Настройка Wi-Fi при первом включении

При первом подключении Wi-Fi необходимо:

все так же в настройках роутера установить подключение к интернету при помощи логина и пароля провайдера интернет-услуг, тип нужного подключения – PPPoE;
далее, отметить в настройках роутера опцию беспроводного подключения;
задать уникальное имя для своей сети.

Интересно!
Можно оставить название сети «MGTS_GPON_5752», можно переименовать в «Home», а можно придумать и свой, экзотичный, вариант.

В дальнейшем именно к этой сети будет подключен роутер и все другие устройства.

Индикаторы роутера полезнейшая информация для настройки и использования

На роутере есть несколько индикаторов, которые передают ценную информацию о состоянии устройства и подключения:

PWR (Power) – питание – активен
SYS (LOS) – параметры – мигает
WLAN – интернет (Wi-Fi) – мигает
LAN 1-4 – порты сети – мигает
WAN (PON) – интернет – мигает
QSS (WPS) – подключение к Wi-Fi сети – активен.

Обобщая, можно сказать, что, если функция работает, то индикатор или горит зеленым светом, или мигает. Если функция не работает, индикатор не мигает, либо, как в случае с WAN, горит оранжевым светом.

Основные настройки сети Wi-Fi

К основным настройкам беспроводной сети относятся:

Название (SSID) – упомянутое выше простое или уникальное название;
Защита – только WPA/WPA2;
ПарольPSK – 8 символов или больше;
Канал – также упомянутые выше 20 МГц или 40 МГц, но в большинстве случаев следует указать Auto, а роутер сам выберет подходящий канал.

Алгоритмы защиты сети Wi-Fi

Для защиты сети Wi-Fi от взлома выделяют три основных алгоритма:

настройка клиента и точки доступа на использование одного SSID, который не выбирается по умолчанию;
разрешение точке доступа связывать только с теми клиентами, чьи MAC-адреса знает точка доступа;
настройка клиентов на аутентификацию в точке доступа и шифрование трафика.

Большинство пользователей выбирают первый вариант. Однако стоит заметить, что такие предосторожности не всегда целесообразны и могут создать дополнительные сложности при эксплуатации Wi-Fi сети. Подробнее о защите беспроводных сетей можно прочитать здесь.

Сколько нужно антенн

Обычно у роутера антенны либо встроенные, либо внешние. В зависимости от модели и функционала их может быть одна или четыре. Вид и число антенн улучшает качество беспроводного подключения, но никак не влияет на стандарт Wi-Fi или количество интернет-трафика согласно тарифному плану.

Главное отличие роутеров с точки зрения вида антенн в следующем:

Роутер со встроенной антенной более компактный, но и сигнал менее мощный;
Роутер с одной или несколькими внешними антеннами передает более стабильный и сильный сигнал, однако требует больше места. Иногда к такому роутеру можно подключать дополнительные антенны.

Роутеры по типу подключения

По типу подключения роутеры делятся на проводные и беспроводные.

Проводные роутеры имеют только порты WAN/LAN и не могут использоваться в качестве точки доступа для Wi-Fi сети. Однако именно проводные роутеры оптимально подходят, когда идет большая нагрузка на интернет, например, для игровых консолей и стриминговых платформ.
Беспроводные роутеры обладают антенной, которая как раз и раздает интернет по сети Wi-Fi. Порты WAN/LAN также присутствуют. Такие роутеры подходят для рутинных, незатратных действий, как, например, передать фото в интернете.

Роутеры по типам портов и разъемов

По типам портов и разъемов роутеры делятся на 5 типов:

ADSL-роутеры: принимают сигнал по телефонному кабелю. Имеют крайне низкую по современным параметрам скорость приема и передачи данных.

Ethernet-роутеры: имеют порт WAN и различаются по протоколу IEEE. Самый распространенный сегодня тип.

3G/4G роутеры: используют пакетную передачу данных. Качество работы зависит от покрытия, которое предоставляет оператор.

Роутеры с подключением к оптическим сетям PON: в качестве WAN-порта здесь используется оптический пигтейл SC. Их главный недостаток – недостаточная защита от перехвата данных.

Универсальные роутеры: соединяют несколько технологий, обычно ADSL + Ethernet, либо Ethernet + 3G. Также оснащены дополнительными портами и встроенными модулями связи.

Выбор стандарта сети Wi-Fi

Сегодня большинство роутеров рассчитаны на работу со стандартами Wi-Fi 4, Wi-Fi 5 и Wi-Fi 6. При выборе модели роутера следует помнить, что стандарты имеют обратную совместимость. Иначе говоря, роутер с характеристикой более нового стандарта (5 или 6) будет раздавать стандарт Wi-Fi 4, а вот роутер Wi-Fi 4 может и не настроиться на новейший стандарт.

Посмотреть видео, что такое Wi-Fi и как он работает

И напоследок – видео для чайников для пущей наглядности. Теперь вы точно запомните, что такое Wi-Fi и как он работает.

Wi-Fi

Сложно представить жизнь современного человека без интернета. Просмотр почты, ведение деловой и личной переписки, чтение новостей, просмотр фильмов и телепередач, стало возможным с появлением компьютерных сетей. А с появлением мобильных устройств, таких как смартфоны, планшеты, ноутбуки появилась возможность обмена информации практически в любом месте, где бы человек не находился. Это стало возможным с появлением беспроводных LAN и WAN.

История появления и перспективы развития беспроводных сетей

В 80-х годах прошлого века появился стандарт цифровой передачи данных GSM. На котором до сих пор работают почти все операторы мобильной связи. Это можно считать отправной точкой развития беспроводных сетевых технологий. Данный протокол стремительно совершенствовался, и в 1997 году появилась новая технология обмена информацией на расстоянии без необходимости использования проводов. Такая технология получила название IEEE 802.11, который более известный широкому кругу людей как WiFi.

С момента появления первого варианта 802.11а в 90-х годах прошлого века прошло не много времени, появились более совершенные технологии, увеличилась скорость и качество перемещения данных. Беспроводными сетями окутан практически все здания, офисы и промышленные предприятия. Ожидается переход на более новая спецификация 802.16, который получил название WiMax. Эта технология позволяет значительно расширить диапазон подключения с нескольких десятком метров по WiFi, до десятков километров без потери качества и скорости. Конечно эта технология будет по началу дорогостоящей, но со временем все мобильные устройства планируется оснащать радиомодулем WiMax.

Беспроводные компьютерные сети: классификация и принцип работы

В общем случае беспроводная компьютерная система призвана обеспечить взаимодействие пользователей, различных серверов и баз данных посредством обмена цифровыми сигналами через радиоволны. Подключение может осуществляться несколькими способами: Bluetooth, WiFi или WiMax. Классификация проводных и беспроводных сетей осуществляется по одинаковым признакам:

Персональная компьютерная сеть (PAN — Personal Area Network). Соединение осуществляется, например, между мобильными телефонами, находящимися в непосредственной близости друг от друга.
Локальная компьютерная сеть (LAN — Local Area Network). Подключение в пределах одного здания, офиса или квартиры.
Городская компьютерная сеть (MAN — Metropolian Area Network). Работа в пределах одного города.
Глобальная компьютерная сеть (WAN — Wide Area Network). Глобальный выход в интернет.

Спецификация 802.11 это совокупность протоколов, которые в полной мере соответствуют принятым нормативам открытых сетей модели OSI (Open System Interconnection). Эта эталонная модель описывает семь уровней обмена данными, но протокол 802.11 отличается от проводного, только на физическом, и, частично, на канальном уровне. Это уровни непосредственного обмена информацией. Физическим уровнем передачи является радиоволны, а канальный уровень управляет доступом и обеспечивает обмен данными между двумя устройствами.

Вайфай работает на двух диапазонах частот: 2,4 (стандарты 802.11a/b/g/n) или 5 (только 802.11n) ГГц. Радиус действия может достигать 250-300 метров в пределах прямой видимости и до 40-50 метров в закрытых помещениях. Каждое конкретное оборудование обеспечивает различные физические показатели в зависимости от модели и фирмы производителя.

Скорость передачи потока данных отличается в зависимости от используемого стандарта и может составлять от 11 Мбит/с по стандарту 802.11b до 600 Мбит/с в 801.11n.

Организация беспроводной сети

WiFi может использоваться для нескольких целей:

организация корпоративной сети предприятия;
организация удаленного рабочего места;
обеспечение входа в интернет.

Соединение осуществляется двумя основными способами:

Работа в режиме инфраструктуры (Infrastructure Mode), когда все компьютеры связываются между собой через точку доступа (Access Point). Роутер работает в режиме коммутатора, и очень часто имеет проводное соединение и доступ в интернет. Чтобы подключиться нужно знать идентификатор (SSID). Это наиболее привычный для обывателя тип подключения. Это актуально для небольших офисов или квартир. В роли точек доступа выступают роутера (Router).
Второй вариант подключения используется если необходимо связать два устройства между собой напрямую. Например, два мобильных телефона или ноутбука. Такой режим называется Adhoc, или равный с равным (peer to peer).

Бытовые роутеры дают возможность подключиться не только через вайфай. Практически каждый оборудован несколькими портами Ethernet, что дает возможность вывести в сеть гаджеты, которые не оборудованы WiFi модулем. В этом случае роутер вступает в качестве моста. Позволяющего объединить проводные и беспроводные устройства.

Для увеличения радиуса действия сети или для расширения существующей топологии, точки доступа объединяются в пул в режиме Adhoc, а другие подключаются к сети через маршрутизатор или коммутатор. Есть возможность увеличить зону покрытия путем установки дополнительных точек доступа в качестве репитера (повторителя). Репитер улавливает сигнал с базовой станции и позволяет клиентам подключаться к нему.

Практически в любом общественном месте можно поймать сигнал WiFi и подключиться для выхода в интернет. Такие общественные точки доступа называются Hotspot. Публичные зоны с вайфай покрытием встречаются в кафе, ресторанах, аэропортах, офисах, школах и других местах. Это очень популярное на данный момент направление.

Вопросы безопасности беспроводной сети

Проблемы безопасности касаются не только передачи информации по радиоканалам. Это глобальный вопрос связанный с работоспособностью любой системы и, тем более, открытой. Всегда есть вероятность прослушать эфир, удаленно перехватить сигнал, взломать систему и провести анонимную атаку. Чтобы избежать несанкционированное подключение разработаны и применяются методы шифрования информации, вводятся пароли для получения доступа на подключение, запрещается транслирование имени точки доступа (SSID), ставятся фильтр на подключаемых клиентов и прочие меры.

Основную угрозу представляют собой:

«Чужаки» или несанкционированные устройства, которые получили доступ к точке доступа в обход средств защиты.
Нехарактерная природа подключения позволяет мобильным устройствам автоматически подключаться к доверенной (а иногда и не очень) сети. Таким образом для доступа к информации злоумышленник имеет возможность переключить пользователя на свою точку доступа с последующей атакой или для поиска тонких мест в защите.
Уязвимости, связанные с конфигурацией сетей и подключаемых устройств. Риск возникает при использовании слабых механизмов защиты, простых паролей и пр.
Некорректно настроенная точка доступа. Многие пользователи сети оставляют значение паролей, IP-адреса и другие настройки в том виде, в котором они были настроены на заводе. Преступнику не составляет труда проникнуть в защищенную зону, перенастроить сетевое оборудование под себя и пользоваться ресурсами сети.
Взлом криптозащиты сети позволяет использовать передаваемую внутри сети информацию. Для взлома шифрования сейчас не нужно иметь специальных знаний или навыков. Можно найти огромное количество программ сканирующих и подбирающих защитные коды.

Следует также отметить, что технологии взлома постоянно совершенствуются, постоянно находятся новые способы и варианты атак. Существует также большой риск утечки информации позволяющий узнать топологию сети и варианты подключения к ней.

Преимущества и недостатки беспроводных сетей

Основное преимущество передачи информации по воздуху, вытекает из самого названия технологии. Нет необходимости в прокладке огромного количества дополнительных проводов. Это существенно снижает время на организацию сети и затраты на монтаж. Для использования вайфай сетей нет необходимости приобретать специальную лицензию, значит можно быть уверенным в том, что устройство, соответствующее стандарту 802.11, приобретенное в одной точке земного шара, будет работать в любой другой.

Беспроводные сети хорошо модернизируются и масштабируются. При необходимости увеличить покрытие сети, всего-навсего устанавливается одно или несколько дополнительных роутеров без необходимости изменить всю систему. В зонах с неравномерным покрытием, устройство-клиент всегда будет переключаться на ту точку, которая имеет наивысшее качество связи.

Среди недостатков стоит отметить проблемы с безопасностью. Все современные роутеры поддерживают несколько протоколов шифрования, есть возможность фильтрации клиентов по MAC-адресам. Таким образом при достаточной внимательности можно организовать систему наименее подверженную рискам. Еще один недостаток это перекрытие зон покрытия от различных роутеров. В большинстве случаев эта проблема решается переключением работы на другом канале.

Читайте также: