HDG объясняет: как работает WiFi?

WiFi — это технология беспроводной сети, которая позволяет подключать устройства с поддержкой WiFi к локальной сети. Используя WiFi, вы можете передавать данные между локальными сетевыми устройствами или подключаться к Интернету, если соединение доступно. Большинство людей, вероятно, знают это, так как мы все используем WiFi каждый день, но как работает WiFi?

WiFi это радио

Самым фундаментальным фактом о WiFi является то, что он использует радиоволны для передачи информации. Радиоволны — это то, что мы называем определенным частотным диапазоном электромагнитного излучения. Свет — это часть спектра, к которой чувствительны наши глаза, но он состоит из того же «материала», что и радиоволны.

WiFi использует две разные частоты для передачи: 2,4 ГГц и 5 ГГц. Это 2 400 000 000 и 5 000 000 000 циклов в секунду соответственно. Это довольно высокий показатель по сравнению с FM-радио, частота которого составляет всего около 100 МГц.

Точная частота радиоволны сильно зависит от ее характеристик. С более высокой частотой вы можете упаковать больше информации в свой сигнал. Однако некоторые частоты не имеют очень длинных диапазонов.

Разные частоты также по-разному проникают в материю. Некоторые частоты могут отклоняться от атмосферы, поэтому для работы вашего передатчика и приемника не требуется прямой видимости. Другие частоты просто стреляют прямо в космос. Это полезно, если вы хотите общаться со спутником, не так много, если приемник находится на Земле.

Волны на рабочих частотах Wi-Fi могут достигать сотен миль, если вы приложите достаточную мощность к мощности передачи, ничего не мешаете и используете правильную антенну. Однако обычный домашний WiFi обычно имеет беспрепятственный радиус действия от 30 до 50 метров (около 100/150 футов). 2,4 ГГц WiFi имеет большую дальность, 5 ГГц WiFi имеет более высокие скорости.

WiFi цифровой

WiFi это радио, но это цифровой радио. Это означает, что радиоволны модулируются для передачи цифрового кода. WiFi абсолютно упакован цифровой информацией.

Новейшая и лучшая технология WiFi имеет теоретический предел скорости 4,8 Гбит / с, используя четыре потока данных 1,2 Гбит / с одновременно. Это 600 мегабайт в секунду! Конечно, теоретические скорости определяются в лаборатории при оптимальных условиях, но даже в реальном мире современный WiFi работает очень быстро.

WiFi имеет стандарты и протоколы

WiFi существует уже давно. Первая коммерческая версия этой технологии была выпущена еще в 1997 году. Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) кодифицировал стандарт WiFi, который официально известен как IEEE 802.11. Первое поколение Wi-Fi известно как 802.11a, но с течением времени, более новые версии Wi-Fi были разработаны:

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

WiFi не полностью обратно совместим. Вы не найдете много современных устройств, которые все еще могут взаимодействовать с устройствами 802.11a. Многие WiFi-устройства работают в режиме «bgn» и будут работать с этими тремя стандартами, которые используют частотный диапазон 2,4 ГГц. 802.11ac использует полосу 5 ГГц, но большинство из этих маршрутизаторов являются «двухдиапазонными» и также предлагают 2,4 ГГц для связи со старыми устройствами, использующими более старые стандарты.

На практике обратная совместимость с WiFi не является точной, поскольку некоторые устройства привязаны к определенным скоростям в рамках каждого соответствующего стандарта. Более новые маршрутизаторы могут не позволить вещам идти так медленно!

Кстати, все соглашение об именах «802.11» было отменено. Последний 802.11ax теперь известен как WiFi 6, с 802.11, являющимся WiFi 5 и так далее.

WiFi зашифрован

Любой может перехватить радиоволны WiFi, но благодаря цифровому шифрованию они не могут просто подслушивать то, что отправляется и принимается. По крайней мере, это так, если ваша WiFi сеть защищена паролем.

Ваш WiFi-пароль также является ключом шифрования, поэтому любой пользователь с паролем может видеть все пакеты данных без фильтрации. Вот почему вы должны использовать только те сайты, которые HTTPS включен и всегда пользуйтесь услугой VPN, если вы используете публичную точку доступа WiFi!

Ваши WiFi-устройства, скорее всего, используют WPA2. WPA — это сокращение от защищенного доступа WiFi и очень надежная схема шифрования для подключений WiFi. Однако за эти годы хакеры обнаружили различные эксплойты, которые в некоторых случаях позволяют им нарушать протоколы шифрования WPA2.

В 2018 году WiFi Альянс, который является хранителем технологии WiFi, анонсировал WPA3. Эта новая версия повышает безопасность и закрывает дыры в безопасности, обнаруженные в WPA2. Конечно, пройдет некоторое время, прежде чем все оборудование в дикой природе будет поддерживать новый стандарт безопасности.

WiFi Direct это вещь

Wi-Fi был разработан для использования центрального устройства, такого как маршрутизатор, для управления связью между устройствами. Тем не менее, WiFi также можно использовать для прямого подключения двух устройств в так называемом одноранговом соединении. Это очень удобно, например, когда вы хотите отправить большой файл на чей-то смартфон со своего.

Это также тип Wi-Fi, который часто используется для трансляции видео с телефона на Smart TV. Когда вы используете устройства, такие как камеры GoPro или некоторые дроны камер WiFi, вы также используете прямое соединение WiFi. Bluetooth привлекает наибольшее внимание в мире одноранговых беспроводных соединений, тем более что он настолько энергоэффективен, но WiFi direct быстр и прост в использовании.

Маршрутизаторы, ретрансляторы и ячеистые сети

В то время как прямые WiFi-подключения являются обычным явлением в наши дни, Wi-Fi, который мы все используем в большинстве случаев, использует конструкцию «хаб-спиц». Другими словами, все ваши WiFi-устройства подключаются к центральному устройству, которое выступает в качестве посредника. Для большинства людей это будет обычный WiFi-роутер.

Современные маршрутизаторы имеют несколько антенн, разделяющих различные полосы частот, а также аппаратное обеспечение, которое отправляет и получает данные WiFi. Эти маршрутизаторы также обрабатывают ваше интернет-соединение и любые проводные Ethernet-устройства в вашей сети, позволяя проводным и беспроводным сетям связываться друг с другом.

Однако, как мы уже говорили выше, диапазоны сигналов WiFi довольно ограничены. Это означает, что чем дальше вы от маршрутизатора, тем хуже уровень сигнала. Повторитель WiFi может использоваться для расширения этого сигнала на границе зоны покрытия.

Хотя ретрансляторы работают достаточно хорошо, наметилась новая тенденция к созданию «ячеистых» WiFi-систем. Здесь нет центрального маршрутизатора. Вместо этого несколько меньших маршрутизаторов распределены по вашему дому, соединены друг с другом и обеспечивают бесперебойное облако WiFi. Это технология WiFi, наиболее часто используемая в крупных компаниях, но она стала доступной для домашнего использования.

Помимо WiFi

Wi-Fi окружает нас больше, чем когда-либо, так как все виды устройств теперь нуждаются в сетевом соединении. Однако, Wi-Fi не единственная конкурирующая технология, когда дело доходит до беспроводной передачи данных. Bluetooth управляет устройством, когда речь идет о маломощных, коротких соединениях. Будущие версии Bluetooth могут даже запустить WiFi за свои деньги, когда дело касается скорости и дальности.

Тем не менее, крупнейшим конкурентом WiFi вполне может быть 5G. Сотовая технология пятого поколения предлагает более низкие скорости передачи данных и плотный городской охват. 5G может не заменить WiFi в домашних условиях, но 5G предлагает альтернативу общедоступным точкам доступа WiFi, которые стали популярны в основном из-за высокой стоимости мобильной передачи данных.