Что такое WiFi

Как на самом деле работает Wi-Fi

Пора. Иначе зачем? Каждый уважающий — должен. Давайте.

Принцип работы

Wi-Fi — это технология беспроводной связи, которую используют компьютеры, телефоны, планшеты и многие другие потребительские устройства. Это не единственная технология беспроводной связи — есть много других, для разных целей. Но вайфай — самый попсовый, и вы с ним за жизнь точно встречались.

1. Где-то стоит Wi-Fi-точка — по-нашему, хотспот или излучатель. В него встроены одна или несколько антенн.
2. На антенны подаётся специальный ток. Ток излучается в виде электромагнитных волн. Получается излучение, похожее на излучение микроволновки или радиостанции.
3. Излучение разлетается во все стороны, проходит сквозь воздух, бетон и металл, частично путается в местных атомах, частично глушится, но всё-таки долетает до наших компьютеров и смартфонов.
4. На компьютерах тоже стоят Wi-Fi-устройства. Они ловят излучение своими антеннами, вычленяют из него сигнал и отправляют ответ так же, по радио.
5. Все местные Wi-Fi-устройства одновременно ловят все беспроводные сигналы и вычленяют из них только те, которые касаются конкретно этого устройства.

Это похоже на разговор в шумном ресторане: ваши уши слышат одновременно все разговоры за соседними столиками, но ваш мозг вычленяет только голос вашего собеседника.

На дворе почти 2020 год, и сейчас почти все точки доступа также являются роутерами — то есть устройствами, которые пуляют ваши запросы туда-сюда по адресам. Если к такому роутеру подключить кабель с интернетом, роутер увидит это в своей таблице адресов и сможет объявить всем подключённым ребятам: «У меня есть интернет! Если что-то оттуда нужно — скажите, я дам». И тогда все устройства, подключённые к этому роутеру, смогут выйти в интернет, получая данные по воздуху.

Подключение

Wi-Fi-роутер несколько раз в секунду отправляет в эфир сообщение вроде такого: «Ребята, я вот роутер, раздаю данные на такой-то частоте, название сети — вот такое. Велком».

Если вам не нужен вайфай или вы уже подключены, ваши Wi-fi-устройства игнорируют эти позывные. Но когда вам нужно подключиться к вайфаю, вы открываете в телефоне список доступных сетей — тогда устройство начинает слушать эфир на предмет таких позывных. Вы выбираете нужную сеть, и дальше всё зависит от её типа.

Вайфай — это не особо безопасно

Весь вайфай — это сплошная каша из электромагнитных волн. Когда компьютер настраивается на волны нужной частоты, вам может казаться, что роутер как будто отправляет ему сигнал. На самом деле роутер отправляет сигнал «в космос». И вот уже ваше устройство вычленяет из общей каши конкретно те сигналы, которые предназначены именно ему.

При большом желании можно посидеть с антенной и послушать весь «сырой» трафик, который передаётся в эфир в этой местности — так же, как можно подслушать полицейскую рацию.

Понимая это, инженеры вайфая придумали разные способы защиты сетей.

Защиты нет: открытая сеть

К ней может подключиться кто угодно, пароль не нужен. Примеры таких сетей — бесплатный Wi-Fi в кафе, на вокзалах, в гостиницах и аэропортах. Весь трафик виден всем, его легко перехватить и расшифровать — защита нулевая. С тем же успехом можно встать посреди кафе и громко, выразительно так проговорить: «Зайду, пожалуй, на Порнхаб».

Если вы подключитесь к открытой сети в кафе и зайдёте в свою почту по логину и паролю без шифрования, то злоумышленник может перехватить ваш трафик и получить доступ к вашей почте.

Если сделать такую сеть дома, то интернетом бесплатно будут пользоваться все, включая соседей и ребят на лавочке во дворе, если до них будут долетать ваши радиоволны.

Наконец, сам злоумышленник может раскатать посреди кафе открытый вайфай, собрать на него соединения ничего не подозревающих посетителей и спокойно читать их трафик как открытую книгу. Достаточно назвать вайфай как-то типа Free Cafe Wifi.

Как защититься: возьмите за правило не подключаться к сетям без пароля. Если оказались в тяжёлой жизненной ситуации и ничего кроме открытых сетей рядом не вещает, используйте VPN: это дополнительное шифрование вашего трафика.

Пароль есть, защиты нет: WEP

Теоретически это уже защищённая сеть, но на практике протокол шифрования настолько слабый, что взломать его можно за несколько минут. Считайте, что он ничем не отличается от открытой сети, только тут требуют пароль при входе.

WEP — самая вредная защита для Wi-Fi. Она даёт иллюзию безопасности, хотя на деле её нет.

Что делать: проверьте, на какую систему защиты настроен ваш роутер. То, что у него стоит пароль, ещё не значит, что вы защищены. Используйте VPN.

Какая-никакая защита: WPA2

Тут всё получше: на входе вам тоже придётся ввести пароль, и если он совпадёт с тем, что записан в точке доступа — вас пустят. Защита более стойкая, но в определённых случаях это сделать тоже возможно. Для обычного бытового использования такой системы защиты уже хватит.

Что делать: радоваться, что у вас хорошая защита. Продолжать использовать VPN для шифрования трафика.

Как ещё можно защититься

Можно настроить беспроводную сеть так, чтобы она не транслировала свои позывные в эфир. Тогда узнать о существовании вашей сети можно будет, только если у вас особенное оборудование и вы точно знаете, что искать. То есть спецслужбы вас вычислят, а хитрый сосед уже нет.

Это создаст и некоторые трудности: чтобы подключиться к такой сети, вам придётся знать и её пароль, и её название, и тип защиты. Если к вам придут гости, уже мало будет сказать пароль — им придётся лезть в настройки и подключаться по полной программе. Или пусть с телефонов сидят.

Скорость работы и расстояние

Общее правило такое: скорость соединения — это скорость самого медленного устройства. Если у вас шустрый роутер, но медленный модуль в телефоне, то и беспроводной интернет в телефоне тоже будет медленным. При этом если в той же сети есть компьютер с быстрым Wi-Fi-модулем, то телефон на скорость соединения никак не повлияет. Но если у вас старый Wi-Fi-роутер, то он может тормозить всю сеть.

Если говорить про расстояние, то чаще всего работает так: чем быстрее, тем меньше зона покрытия.

Сейчас стандартная скорость домашнего роутера — 300 мегабит в секунду. Этого достаточно, чтобы на всех устройствах был быстрый интернет и чтобы он был доступен в любой точке квартиры. Если квартира большая или сеть нужна в частном доме, ставят дополнительные роутеры или повторители сигнала. Они расширяют зону сети и распределяют нагрузку между собой.

Большое влияние на скорость может оказывать планировка квартиры или материал стен. Если радиоволны в принципе плохо проходят стены со стальной арматурой, вайфаю тоже будет тяжело. Впрочем, всё зависит от конкретной арматуры и конкретной частоты вайфая.

Правда ли, что от вайфая может быть онкология или отставание в умственном развитии ребёнка?

Сейчас наука считает, что конкретно от вайфая ничего не будет: роутеры далеко, в бытовых условиях волны маломощные. Но если положить точку доступа промышленного класса под подушку и так спать по 12 часов в день, то будет.

Если решите, что вайфай вам всё-таки вреден, не забывайте, что помимо вайфая у вас в квартире полно радиоустройств, а одна микроволновка жарит так, как не снилось десяткам вайфайных точек доступа. Также все ваши соседи жарят вайфаем во все стороны.

С другой стороны, если подключать свои компьютеры к интернету через провод, скорость, скорее всего, будет выше. Менее удобно, но зато быстро. Есть над чем подумать.

Что до умственного развития, то тут гораздо большую роль играет не радиосигнал, а качество сайтов, которые ребёнок посещает. От «Кода» отставания не будет. За других не ручаемся.

Получите ИТ-профессию

В «Яндекс Практикуме» можно стать разработчиком, тестировщиком, аналитиком и менеджером цифровых продуктов. Первая часть обучения всегда бесплатная, чтобы попробовать и найти то, что вам по душе. Дальше — программы трудоустройства.

Стандарты Wi-Fi: список самых распространенных протоколов

Передача данных по сети Wi-Fi осуществляется уже не один десяток лет и постоянно совершенствуются. Версии Wi-Fi различаются по мощности потока и параметрам. Информация в статье поможет выбрать режим на роутере и разобраться между типами Wi-Fi. Ниже мы опишем самые распространенные и популярные разновидности Wi-Fi.

С чего все начиналось?

Первый (базовый) стандарт Wi-Fi 802.11 появился в 1996 году. Изначально скорость приема-передачи маршрутизатором Wi-Fi была минимальной. Но каждые несколько лет она постепенно увеличивалась вместе с пропускной способностью и стабильностью передачи.

Вначале информация передавалась при потоке не более 1 Мбит/с. Такой способ применялся только для настраивания всевозможных спецсредств. Тем более, что мобильные средства с приемом интернета появились чуть позднее, тогда и возрос спрос на беспроводную сеть. Позднее увеличилась мощность модуля и при этой же версии скорость достигла 2 Мбит/с. Но предел возможностей достиг своего максимума и потребовались новые типы Wi-Fi.

Протоколы Wi-Fi и их характеристики

В следующей таблице приведены максимальные скорости передачи данных при использовании того или иного стандарта:

Давайте расскажем про самые известные и распространенные виды Wi-Fi.

802.11а

Этот протокол положил начало дальнейшему развитию беспроводной передачи данных. Принципы работы основывались на базовой версии Wi-Fi, были взяты основные кодирования стандарта. Отличием его от первоначального варианта стала возможность использовать частоту 5 ГГц, что позволило возрасти мощности потока до 54 Мбит/с. С используемой раньше частотой в 2,4 ГГц этот протокол был несовместим, и возникали дополнительные неудобства, ведь приходилось настраивать средства приема на обе частоты.

802.11b

При разработке протокола вернулись к использованию частоты в 2,4 ГГц, потому что преимуществ у нее оказалось больше из-за пропускной способности. Разработчикам удалось добиться скорости потока данных в пределах 5,5 – 11 Мбит/с. Со временем и мобильные аппараты стали работать на таких уровнях. Широко использовался почти до 2010 года, ведь такой мощности вполне хватало и для компьютерных средств, и для гаджетов. Современные аппараты и сейчас могут улавливать разные виды Вай-Фай, в том числе и этот, правда скорость будет низкой.

802.11g

Это более усовершенствованный стандарт 802.11b, работающий на той же частоте, но на более высокой скорости (до 54 Мбит/с).

802.11n

Обновление до этой версии произошло к 2009 году. Технические возможности устройств достигли уровня, который позволял перерабатывать более тяжелый контент, и обновление было очень кстати. Волны способны проходить через бетонные преграды. Позволяет нескольким аппаратам в доме работать одновременно стабильно и без сбоев.

Одновременно может поддерживать обе частоты, была внедрена разработка MIMO, что обеспечивает скорость передачи до 150 Мбит/с. Скорость передачи данных по Wi-Fi заложена на самом деле до 600 Мбит/с, но из-за помех она намного ниже. К тому же, для удешевления приемников, многие производители исключают MIMO вообще. Прекрасно работает на платформе Windows. Самый часто встречающийся протокол.

802.11ac

Зачем нужен стандарт 802.11ac? Смотрите видео-презентацию:

На сегодняшний день этот вид является крайним и самым быстрым стандартом. Вышел в 2014 году, а в 2016 был усовершенствован. Не все последние смартфоны способны его поддерживать, хотя этот тип является часто встречаемым. Работает он исключительно на волне 5 ГГц, что снизило ширину покрытия, но наличие направленных антенн и поддержки MIMO компенсировало потери.

Многие пользователи выражают недовольство по ряду причин:

• роутер выглядит массивно из-за множества антенн;
• потребление электроэнергии при использовании повышается;
• расположение должно быть одинаковое от всех подключенных к нему средств;
• стоимость аппарата с данной функцией не попадает в бюджетную категорию.

Образец роутера, который поддерживает технологию MU-MIMO, представлен на картинке:

Но, несмотря на все недостатки, эта версия может объединять около 8-ми каналов.

Какой режим выбрать на роутере?

Как сменить режим Вай-Фай в настройках роутера, смотрите в следующем видео:

Все роутеры поддерживают протоколы Wi-Fi b/g/n. Двухдиапазонный роутер поддерживает стандарт ac. Все современные устройства (планшеты, ноутбуки, смартфоны и т. д) работают в этих режимах в диапазоне 2,4 и 5 Ггц.

Более старые гаджеты скорее всего не поддерживают протоколы n и ac. И если на вашем роутере выставлен только режим n, то такие устройства просто не подключатся к сети Вай-Фай. Поэтому самый оптимальный вариант – выбрать смешанный режим 802.11 b/g/n. Тогда будут работать и старые, и новые устройства. Именно такой режим чаще всего стоит на роутерах с завода.

Однако, если старых ноутбуков и смартфонов у вас нет, то рекомендуется выставить стандарт n для диапазона 2,4 Ггц. Это позволит увеличить скорость интернета.

Дополнительные стандарты Wi-Fi

Теперь кратко о дополнительных версиях, которые используются для сервисных функций:

1. 802.11d. Отвечает на синхронизацию устройств Вай-Фай и обеспечивает скорость передачи в масштабах государства.
2. 802.11e. Влияет на качество медиафайлов.
3. 802.11f. Управляет параметрами точек доступа разных производителей.
4. 802.11h. Защищает от помех военную радиосвязь и метеорологические радары.
5. 802.11i. Защищает передаваемую информацию пользователей.
6. 802.11k. Распределяет равномерно загруженность по разным точкам доступа.
7. 802.11m. Объединяет все обновления группы стандартов 802.11.
8. 802.11p. Используется для контроля за безопасностью движения, навигации.
9. 802.11r. Автоматически определяет беспроводную сеть при переходе в зону покрытия другой точки доступа и подключает к ней аппарат.
10. 802.11s. Позволяет любому мобильному устройству или гаджету стать точкой доступа.
11. 802.11t. Упорядочивает систему тестирования стандартов 802.11.
12. 802.11u. Синхронизирует внешние сети с сетями Вай-Фай.
13. 802.11v. Работает на усовершенствование протокола 802.11.
14. 802.11y. Незавершенная версия. Разработан для частот от 3,65 до 3,70 ГГц.
15. 802.11w. Ищет возможности для постоянного усовершенствования защиты доступа к передаче данных.

Надеемся, что наша статья была для вас полезной!

Как работает Wi-Fi: все про работу беспроводной сети от WiFiGid!

Пользователь отличается от потребителя тем, что имеет представление о вещах, к помощи которым прибегает. Каждый, кто читает эти строки, может считать себя пользователем беспроводного интернета по технологии Wi-Fi. Если знает, как сеть работает. Тем, кто не относится к таким людям, предлагаем ознакомиться с материалом, где рассказано о принципах функционирования беспроводной связи Wi-Fi, её особенностях, преимуществах и недостатках.

История

Отправляться в путешествие длиной в полвека или более не станем, минуем все прототипы и наработки. «Отцом» Wi-Fi считается инженер австралийской астрономической лаборатории Джон О’Салливан. Под его руководством в 1997-1998 гг. появилось то, чем пользуется почти весь мир. Через 2 года зарегистрирован первый стандарт IEEE 802.11a, который и сейчас широко распространён.

Из-за высокого уровня интерференции волн был быстро разработан IEEE 802.11b, но главную проблему он не решил. Волны так же рассеивались и накладывались. Однако, это удалось исправить разделением диапазона рабочих частот на каналы.

После 10-летия развития появился стандарт IEEE 802.22, поддерживающий передачу данных на расстояния до 100 км по прямой. На 2019 год разработано 18 стандартов IEEE 802.11 с разной пропускной способностью и рабочими частотами.

Термин «Wi-Fi» является намёком на Hi-Fi, и никак не расшифровывается. Однако, принято считать, что слово происходит от Wireless Fidelity – беспроводная точность.

Про работу беспроводной технологии в формате видео:

Как работает?

Wi-Fi – это беспроводная технология передачи данных, беспроводная локальная сеть (WLAN). В принцип работы Wi-Fi положена передача зашифрованных сигналов посредством СВЧ-волн (сверхвысокочастотные волны) на небольшие (десятки метров) расстояния. Схема сети состоит минимум из двух элементов: точка доступа и клиент.

Есть схемы клиент-клиент – без применения точек доступа.

Точка доступа транслирует идентификатор (SSID, имя сети) посредством спецпакетов данных 10 раз в секунду со скоростью 100 Кбит/с. Это теоретически наименьшая пропускная способность беспроводного канала.

Как устроена работа Вай-Фай сети? При попадании в зону действия и обнаружении сигнала устройство-клиент делает вывод о возможности подключения к ней (разность технологий может стать тому помехой). Передатчик может и не передавать свой идентификатор, тогда сеть будет невидимой для клиентов. Подключиться к ней можно только посредством ввода SSID и пароля, если она защищена.

При наличии в одной зоне 2-3 сетей с идентичными SSID, устройство-приёмник подключается к той, у которой лучше сигнал.

Точкой доступа в домашних Wi-Fi сетях является преимущественно беспроводной маршрутизатор – роутер. Он и клиенты должны работать в одном режиме (частота, модуляция сигнала). Рассмотрим на примере раздачи интернета в частном доме.

Роутер получает трафик через сетевой кабель, преобразовывает его в радиоволны и распространяет их «по воздуху» в виде радиосигналов сверхвысокой частоты с определёнными параметрами. Приёмник «ловит» эти волны и декодирует их (расшифровывает, извлекает из них информацию, которая кодируется несущей частотой).

Алгоритмы «упаковки» данных описаны в соответствующих стандартах и отличаются от версии к версии. Аналогичным образом осуществляется и передача цифровых данных. Принцип Wi-Fi технологии схож с работой мобильной связи, если не вдаваться в технические подробности.

Интересные факты про Wi-Fi, которые вы не знали:

Частотные диапазоны

Работают Wi-Fi сети в двух частотных диапазонах: 2,4 ГГц и 5 ГГц. Первый диапазон (не статичная частота, а 13 частот от 2401 МГц до 2461 МГц с шагом 5 МГц) отличается от второго:

• площадью покрытия сигнала – он охватывает большую территорию;
• скоростью – она ниже, чем при 5 ГГц;
• низшим коэффициентом затухания (уровень сигнала на частоте 5 ГГц снижается приблизительно в 1,5 раза, в зависимости от обстоятельств, при прохождении препятствий в виде стен, мебели);
• большей дальностью распространения радиоволны;
• более загруженный – большинство устройств работает при 2,4 ГГц;
• меньшим числом каналов (13 против 17).

Стандарты

В 2019 году появилась 18-я спецификация Wi-Fi 6-го поколения – 802.11ax. Работает на частотах из диапазона 5 ГГц и обеспечивает максимальную пропускную способность до 11 Гбит/с. Все они отличаются скоростью, уровнем защиты, способом обработки сигнала, внедрением инновационных функций.

Стандарты имеют обратную совместимость: новые совместимы со старыми. Однако, старые устройства не поддерживают современные спецификации.

Разновидности точек доступа

Зачем нам нужен маршрутизатор? Ответ ищите в следующем видео:

Точки доступа, объединяющие в единую беспроводную Wi-Fi сеть, разделяются на:

• автономные – самостоятельные;
• контролируемые или централизованные;
• бесконтроллерные.

Исходя из способа контроля радиоканалов, точки доступа распределены на:

• статические (каналы);
• адаптивные или динамические – автоматический выбор оптимального, наиболее свободного канала из диапазона;
• многослойные.

По способу защиты точки доступа группируются на:

• публичные или открытые – незащищённые, предоставляющие доступ до интернета всем, нередко ограниченному количеству одновременно подключенных клиентов;
• закрытые или частные – сигнал шифруется, и для доступа до сети нужно ввести пароль.

На этом разобрались, как работает Wi-Fi на уровне обывателя. Осталось определить плюсы и минусы технологии.

Достоинства и недостатки

Положительные стороны технологии:

• не требует кабелей, что снижает себестоимость и скорость построения сетей;
• в сеть могут входить различные устройства: ноутбуки, компьютеры, смартфоны и другие мобильные гаджеты на различных платформах;
• простота в настройке сети;
• обеспечение интернетом большого количества пользователей в общественных местах: метро, строительная площадка, пляж;
• интенсивность излучения на порядок ниже, чем у сотовых телефонов;
• не требует сертификата для использования частоты.

Минусы беспроводных Wi-Fi сетей:

• новые стандарты не совместимы со старыми;
• сигнал очень чувствителен к преградам;
• помехи при работе двух передатчиков в зоне достижимости друг друга, особенно на одной частоте;
• при получении информации устройства с точкой доступа работают последовательно;
• тяжело контролировать пропускную способность каждого клиента;
• сеть работает на скорости самого медленного клиента;
• доказано губительное воздействие СВЧ излучения для живых организмов;
• различные частотные диапазоны в странах;
• во многих странах устройства с мощностью излучения выше 100 мВт требуют обязательной регистрации;
• лёгкий взлом всех криптографических алгоритмов, кроме, пока ещё не вышедшего в массы, WPA3;
• нет четкой зоны распространения сигнала;
• при расширении частотной полосы канала интерференция волн усиливается;
• с увеличением числа клиентов повышается оверхед (задержка до выполнения операции) ответа на запрос клиента роутером;
• защита сети находится на уровне самого слабого клиентского устройства;
• низкий уровень безопасности публичных точек доступа.

В наше время Wi-Fi роутер есть в практически в каждом доме, а беспроводной модуль втыкают даже в бытовую технику – пылесосы, холодильники, чайники и т. д. И с каждым годом использование беспроводной технологии все шире.

Ну что, ждем, когда станут общедоступны маршрутизаторы и сетевые устройства с поддержкой протокола Wi-Fi 6. И это можно обсудить! Пишите в комментарии, если нужна помощь или остались вопросы. А я прощаюсь, до встречи на WiFiGid!