Wi-Fi

Wi-Fi

Представлено	21 сентября 1997 г ( 1997-09-21 )
Совместимое оборудование	Персональные компьютеры , игровые консоли , интеллектуальные устройства , телевизоры , принтеры , камеры видеонаблюдения.

Wi-Fi ( / ˈ w aɪ f aɪ / ) — это семейство протоколов беспроводной сети , основанное на семействе стандартов IEEE 802.11 , которые обычно используются для локальных сетей устройств и доступа в Интернет , позволяя находящимся поблизости цифровым устройствам обмениваться данными с помощью радиоволн . Это наиболее широко используемые компьютерные сети, используемые во всем мире в домашних и небольших офисных сетях для связи устройств и обеспечения доступа в Интернет с помощью беспроводных маршрутизаторов и точек беспроводного доступа в общественных местах, таких как кафе, гостиницы, библиотеки и аэропорты, для приема посетителей.

Wi-Fi является товарным знаком Wi-Fi Alliance , который ограничивает использование термина « Сертифицированный Wi-Fi » продуктами, которые успешно прошли на совместимость . сертификационные испытания Несовместимое оборудование называется просто WLAN и может работать, а может и не работать с устройствами, сертифицированными Wi-Fi . По состоянию на 2017 год В Wi-Fi Alliance вошли более 800 компаний со всего мира. По состоянию на 2019 год Ежегодно по всему миру продается более 3,05 миллиарда устройств с поддержкой Wi-Fi.

Wi-Fi использует несколько частей семейства IEEE 802 протоколов и предназначен для бесперебойной работы со своим проводным братом Ethernet . Совместимые устройства могут подключаться друг к другу через точки беспроводного доступа, а также к проводным устройствам и Интернету. Различные версии Wi-Fi определяются различными стандартами протокола IEEE 802.11, при этом разные радиотехнологии определяют радиодиапазоны, максимальные диапазоны и скорости, которые могут быть достигнуты. Wi-Fi чаще всего использует 2,4 гигагерца (120 мм) УВЧ и 5 гигагерц (60 мм) СВЧ радиодиапазоны , а диапазон СВЧ 6 гигагерц используется в новых поколениях стандарта; эти полосы подразделяются на несколько каналов. Каналы могут использоваться совместно между сетями, но в пределах радиуса действия только один передатчик может передавать по каналу одновременно.

Недавно установленная домашняя сеть Wi-Fi в апреле 2022 г.

Радиодиапазоны Wi-Fi лучше всего работают в условиях прямой видимости . Многие распространенные препятствия, такие как стены, колонны, бытовая техника и т. д., могут значительно сократить радиус действия, но это также помогает минимизировать помехи между различными сетями в многолюдных местах. Радиус действия точки доступа составляет около 20 м (66 футов) в помещении, тогда как некоторые точки доступа заявляют о радиусе действия до 150 м (490 футов) на открытом воздухе. Покрытие точки доступа может составлять от одной комнаты со стенами, блокирующими радиоволны, или до нескольких квадратных километров с использованием множества перекрывающихся точек доступа с разрешенным роумингом между ними. Со временем скорость и спектральная эффективность Wi-Fi увеличились. По состоянию на 2019 год некоторые версии Wi-Fi, работающие на подходящем оборудовании на близком расстоянии, могут достигать скорости 9,6 Гбит/с ( гигабит в секунду).

История

Основная статья: IEEE 802.11 § История

Постановлением Федеральной комиссии по связи США от 1985 года часть диапазонов ISM была освобождена для нелицензионного использования в целях связи. Эти диапазоны частот включают в себя те же диапазоны 2,4 ГГц, которые используются таким оборудованием, как микроволновые печи , и поэтому подвержены помехам.

В 1991 году в Ньювегейне, Нидерланды, корпорация NCR и AT&T изобрели предшественника стандарта 802.11. предназначен для использования в кассовых системах, под названием WaveLAN . из NCR Вик Хейс , который возглавлял IEEE 802.11 в течение десяти лет, вместе с инженером Bell Labs Брюсом Тачем обратился в Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) с просьбой создать стандарт и участвовал в разработке первых стандартов 802.11b и 802.11a. спецификации в рамках IEEE. Впоследствии они оба были занесены в Зал славы Wi-Fi NOW.

В 1989 году в Австралии группа учёных начала работу над технологией беспроводной локальной сети. Прототип испытательного стенда для беспроводной локальной сети (WLAN) был разработан в 1992 году группой исследователей из отдела радиофизики CSIRO (Организация научных и промышленных исследований Содружества) в Австралии под руководством Джона О'Салливана . Патент на Wi-Fi был подан CSIRO в 1992 году.

Первая версия протокола 802.11 была выпущена в 1997 году и обеспечивала скорость соединения до 2 Мбит/с. В 1999 году он был обновлен стандартом 802.11b, обеспечивающим скорость соединения 11 Мбит/с.

В 1999 году был создан Wi-Fi Alliance как торговая ассоциация, которая будет владеть торговой маркой Wi-Fi, под которой продается большинство продуктов IEEE 802.11.

Apple Airport Extreme установлен в iBook G4

Главный коммерческий прорыв произошел, когда Apple Inc. в 1999 году внедрила Wi-Fi в свою iBook . серию ноутбуков Это был первый массовый потребительский продукт, предлагающий возможность подключения к сети Wi-Fi, которая тогда называлась Apple AirPort . Это было сделано в сотрудничестве с той же группой, которая помогла создать стандарт: Вик Хейс , Брюс Тач, Сис Линкс , Рич Макгинн и другие из Lucent .

В 2000 году группа австралийских ученых Radiata, связанная с CSIRO, первой использовала стандарт 802.11a на чипах, подключенных к сети Wi-Fi.

Wi-Fi использует большое количество патентов , принадлежащих различным организациям. Австралия, Соединенные Штаты и Нидерланды одновременно заявляют об изобретении Wi-Fi, но в глобальном масштабе консенсус не достигнут. В 2009 году австралийская CSIRO получила 200 миллионов долларов после урегулирования патентного спора с 14 технологическими компаниями, а еще 220 миллионов долларов были присуждены в 2012 году после судебных разбирательств с 23 компаниями.

В 2016 году испытательный стенд прототипа WLAN CSIRO был выбран в качестве вклада Австралии в выставку «История мира в 100 объектах», проходившую в Национальном музее Австралии .

Этимология и терминология

Название Wi-Fi , коммерчески использовавшееся по крайней мере ещё в августе 1999 года, был придуман бренд-консалтинговой фирмой Interbrand. Альянс Wi-Fi нанял Interbrand для создания названия, которое было бы «немного более запоминающимся, чем IEEE 802.11b Direct Sequence». По словам Фила Белэнджера, одного из основателей Wi-Fi Alliance, термин Wi-Fi был выбран из списка из десяти названий, предложенных Interbrand. Wi-Fi Interbrand также создал логотип . Логотип Wi-Fi «инь-янь» указывает на сертификацию продукта на совместимость . Имя часто пишется как WiFi , Wifi или wifi , но они не одобрены Wi-Fi Alliance.

Название Wi-Fi является не сокращением от «Wireless Fidelity». хотя Альянс Wi-Fi действительно использовал рекламный слоган «Стандарт беспроводной точности» в течение короткого времени после создания торговой марки, а Альянс Wi-Fi также назывался «Wireless Fidelity Alliance Inc.». в некоторых публикациях. IEEE — это отдельная, но связанная организация, и на их веб-сайте указано: «WiFi — это сокращенное название Wireless Fidelity». Название Wi-Fi было выбрано отчасти потому, что оно похоже на «Hi-Fi», которое потребители понимают как «высокое качество» или «высокое качество». В Interbrand надеялись, что потребители найдут это название запоминающимся и они решат, что этот беспроводной протокол обладает высокой точностью воспроизведения. благодаря своему названию

Другие технологии, предназначенные для фиксированных точек, включая Motorola Canopy , обычно называются фиксированной беспроводной связью . Альтернативные беспроводные технологии включают Zigbee , Z-Wave , Bluetooth и стандарты мобильных телефонов .

Для подключения к локальной сети Wi-Fi компьютер должен быть оснащен контроллером интерфейса беспроводной сети . Комбинация компьютера и контроллера интерфейса называется станцией . Станции идентифицируются по одному или нескольким MAC-адресам .

Узлы Wi-Fi часто работают в режиме инфраструктуры, в котором все коммуникации проходят через базовую станцию. Режим Ad hoc означает, что устройства взаимодействуют напрямую друг с другом, без связи с точкой доступа.

Набор услуг — это набор всех устройств, связанных с определенной сетью Wi-Fi. Устройства в наборе услуг не обязательно должны находиться в одних и тех же диапазонах волн или каналах. Набор сервисов может быть локальным, независимым, расширенным, ячеистым или их комбинацией. Каждый набор услуг имеет связанный идентификатор — 32-байтовый идентификатор набора услуг (SSID), который идентифицирует сеть. SSID настраивается на устройствах , входящих в сеть. Базовый набор услуг (BSS) — это группа станций, которые используют один и тот же беспроводной канал, SSID и другие настройки и имеют беспроводное подключение, обычно к одной и той же точке доступа. Каждый BSS идентифицируется MAC-адресом, называемым BSSID .

Сертификация

Логотип сертификации Wi-Fi

IEEE . не проверяет оборудование на соответствие своим стандартам Альянс Wi-Fi был создан в 1999 году для установления и обеспечения соблюдения стандартов совместимости и обратной совместимости , а также для продвижения технологии беспроводных локальных сетей. Wi-Fi Alliance обеспечивает использование бренда Wi-Fi для технологий, основанных на стандартах IEEE 802.11 от IEEE. Производители-члены Wi-Fi Alliance, чья продукция проходит процедуру сертификации, получают право маркировать эту продукцию логотипом Wi-Fi. В частности, процесс сертификации требует соответствия стандартам радиосвязи IEEE 802.11, стандартам безопасности WPA и WPA2 , а также стандарту аутентификации EAP . Сертификация может дополнительно включать испытания проектов стандартов IEEE 802.11, взаимодействие с технологией сотовой связи в конвергентных устройствах, а также функции, относящиеся к настройке безопасности, мультимедиа и энергосбережению.

Не каждое Wi-Fi-устройство проходит сертификацию. Отсутствие сертификации Wi-Fi не обязательно означает, что устройство несовместимо с другими устройствами Wi-Fi. Альянс Wi-Fi может санкционировать или не санкционировать производные условия, такие как Super Wi-Fi , придуман Федеральной комиссией по связи США (FCC) для описания предлагаемой сети в телевизионном диапазоне УВЧ в США.

Версии и поколения

Wi-Fi Поколения

Поколение	IEEE стандартный	Усыновленный	Максимум скорость соединения (Мбит/с)	Радио частота (ГГц)
Wi-Fi 8	802,11 млрд	2028	100,000	2.4, 5, 6, 7, 42.5, 71
Wi-Fi 7	802.11be	2024	1376–46,120	2.4, 5, 6
Wi-Fi 6E	802.11ax	2020	574–9608	6
Wi-Fi 6		2019		2.4, 5
Wi-Fi 5	802.11ac	2014	433–6933	5
Wi-Fi 4	802.11n	2008	72–600	2.4, 5
(Wi-Fi 3)*	802.11г	2003	6–54	2.4
(Wi-Fi 2)*	802.11а	1999		5
(Wi-Fi 1)*	802.11б	1999	1–11	2.4
(Wi-Fi 0)*	802.11	1997	1–2	2.4
* Wi-Fi 0 , 1 , 2 и 3 названы на основе обратного вывода. В официальной номенклатуре их нет.

Оборудование часто поддерживает несколько версий Wi-Fi. Для связи устройства должны использовать общую версию Wi-Fi. Версии различаются диапазонами радиоволн, в которых они работают, полосой пропускания радиосигнала, которую они занимают, максимальными скоростями передачи данных, которые они могут поддерживать, и другими деталями. Некоторые версии допускают использование нескольких антенн, что обеспечивает большую скорость, а также снижает помехи.

Исторически сложилось так, что в оборудовании перечислялись поддерживаемые версии Wi-Fi, используя название стандартов IEEE. В 2018 году Wi-Fi Alliance ввел упрощенную нумерацию поколений Wi-Fi для обозначения оборудования, поддерживающего Wi-Fi 4 ( 802.11n ), Wi-Fi 5 ( 802.11ac ) и Wi-Fi 6 ( 802.11ax ). Эти поколения имеют высокую степень обратной совместимости с предыдущими версиями. Альянс заявил, что уровень поколения 4, 5 или 6 может быть указан в пользовательском интерфейсе при подключении вместе с уровнем сигнала.

Список наиболее важных версий Wi-Fi: 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n ( Wi-Fi 4 ), 802.11h, 802.11i, 802.11-2007, 802.11–2012, 802.11ac ( Wi-Fi 5 ), 802.11ad, 802.11af, 802.11-2016, 802.11ah, 802.11ai, 802.11aj, 802.11aq , 802.11ax ( Wi-Fi 6 ), 802.11ай .

Использует

Интернет

Пример набора сервисов под названием WiFi Wikipedia, состоящий из двух базовых наборов сервисов. Клиенты автоматически перемещаются между двумя BSS, без необходимости явного подключения пользователя ко второй сети.

Технология Wi-Fi может использоваться для предоставления локальной сети и доступа в Интернет устройствам, находящимся в зоне действия Wi-Fi одного или нескольких маршрутизаторов, подключенных к Интернету. Покрытие одной или нескольких взаимосвязанных точек доступа может простираться от площади в несколько комнат до нескольких квадратных километров. Для покрытия большей территории может потребоваться группа точек доступа с перекрывающимся покрытием. Например, технология общедоступного наружного Wi-Fi успешно используется в беспроводных ячеистых сетях в Лондоне. Международный пример — Fon .

Wi-Fi предоставляет услуги в частных домах, на предприятиях, а также в общественных местах. Точки доступа Wi-Fi могут быть установлены бесплатно или на коммерческой основе, часто с использованием для доступа веб-страницы адаптивного портала . Организации, энтузиасты, органы власти и предприятия , такие как аэропорты, отели и рестораны, часто предоставляют бесплатные или платные точки доступа для привлечения клиентов и предоставления услуг по продвижению бизнеса в выбранных областях. Маршрутизаторы часто включают в себя модем цифровой абонентской линии или кабельный модем и точку доступа Wi-Fi, часто устанавливаются в домах и других зданиях для обеспечения доступа в Интернет для всей структуры.

Аналогично, маршрутизаторы с батарейным питанием могут включать в себя мобильный широкополосный модем и точку доступа Wi-Fi. При подписке на сотовый носитель данных они позволяют близлежащим станциям Wi-Fi получать доступ к Интернету. Многие смартфоны имеют встроенную мобильную точку доступа такого типа, хотя операторы связи часто отключают эту функцию или взимают отдельную плату за ее включение. Автономные устройства, такие как устройства под марками MiFi и WiBro, предоставляют такую ​​возможность. Некоторые ноутбуки с картой сотового модема также могут выступать в качестве точек доступа к мобильному Интернету Wi-Fi.

Многие традиционные университетские городки в развитых странах обеспечивают хотя бы частичное покрытие Wi-Fi. Университет Карнеги-Меллона в 1993 году первую беспроводную интернет-сеть на территории всего кампуса под названием Wireless Andrew построил в своем кампусе в Питтсбурге в 1993 году, еще до того, как появился бренд Wi-Fi. Многие университеты сотрудничают в предоставлении доступа к Wi-Fi студентам и сотрудникам через международную инфраструктуру аутентификации Eduroam .

Общегородской

Дополнительная информация: Муниципальная беспроводная сеть.

Уличная точка доступа Wi-Fi.

В начале 2000-х годов многие города мира объявили о планах построить общегородские сети Wi-Fi. Есть много успешных примеров; В 2004 году Майсур (Майсуру) стал первым в Индии городом с поддержкой Wi-Fi. Компания WiFiyNet создала в Майсуре точки доступа, охватывающие весь город и несколько близлежащих деревень.

В 2005 году Сент-Клауд, штат Флорида , и Саннивейл, штат Калифорния , стали первыми городами в США, предложившими общегородской бесплатный Wi-Fi (от MetroFi ). Миннеаполис приносил своему провайдеру 1,2 миллиона долларов прибыли ежегодно .

В мае 2010 года тогдашний Лондона мэр Борис Джонсон пообещал обеспечить Wi-Fi по всему Лондону к 2012 году. Несколько районов, включая Вестминстер и Ислингтон. На тот момент уже было широкое покрытие Wi-Fi на открытом воздухе.

В 2014 году Нью-Йорк объявил общегородскую кампанию по преобразованию старых телефонных будок в цифровые киоски. Проект под названием LinkNYC создал сеть киосков, которые служат общественными точками доступа Wi-Fi, экранами высокой четкости и стационарными телефонами . Установка экранов началась в конце 2015 года. Правительство города планирует со временем установить более семи тысяч киосков, что в конечном итоге сделает LinkNYC крупнейшей и самой быстрой публичной государственной сетью Wi-Fi в мире. Великобритания лондонском запланировала аналогичный проект в крупных городах страны, причем первая реализация проекта будет осуществлена ​​в районе Камден .

Власти столицы Южной Кореи Сеула стремились обеспечить бесплатный доступ в Интернет в более чем 10 000 мест по всему городу, включая открытые общественные места, главные улицы и густонаселенные жилые районы. Сеул планировал предоставить в аренду KT, LG Telecom и SK Telecom. Компании должны были инвестировать в проект $44 млн, который должен был завершиться в 2015 году.

Геолокация

Системы позиционирования Wi-Fi используют известные положения точек доступа Wi-Fi для определения местоположения устройства. Он используется, когда GPS не подходит из-за таких проблем, как помехи сигнала или медленное обнаружение спутников. Сюда входят вспомогательные GPS , базы данных городских точек доступа и системы позиционирования внутри помещений. Позиционирование Wi-Fi основано на измерении уровня сигнала ( RSSI ) и снятии отпечатков пальцев. Такие параметры, как SSID и MAC-адрес, имеют решающее значение для идентификации точек доступа. Точность зависит от ближайших точек доступа в базе данных. Колебания сигнала могут вызвать ошибки, которые можно уменьшить с помощью методов фильтрации шума. Для низкой точности была предложена интеграция данных Wi-Fi с географической и временной информацией.

Возможность Wi-Fi RTT, представленная в IEEE 802.11mc, позволяет осуществлять позиционирование на основе измерения времени прохождения туда и обратно, что является улучшением по сравнению с методом RSSI. Стандарт IEEE 802.11az обещает дальнейшее улучшение точности геолокации.

Обнаружение движения

Распознавание Wi-Fi используется в таких приложениях, как обнаружение движения и распознавание жестов .

Принципы работы

Станции Wi-Fi взаимодействуют, отправляя друг другу пакеты данных — блоки данных, которые индивидуально отправляются и доставляются по радио. Как и во всем радио, это осуществляется путем модуляции и демодуляции несущих волн . В разных версиях Wi-Fi используются разные методы: 802.11b использует расширение спектра прямой последовательности на одной несущей, тогда как 802.11a, Wi-Fi 4, 5 и 6 используют мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов .

Как и в других локальных сетях IEEE 802, станции запрограммированы с глобальным уникальным 48-битным MAC-адресом. MAC-адреса используются для указания пункта назначения и источника каждого пакета данных. При приеме передачи получатель использует адрес назначения, чтобы определить, относится ли передача к станции или ее следует игнорировать. Сетевой интерфейс обычно не принимает пакеты, адресованные другим станциям Wi-Fi.

Каналы используются полудуплексные. и может быть разделен по времени несколькими сетями. Когда связь происходит по одному и тому же каналу, любая информация, отправленная одним компьютером, принимается всеми локально, даже если эта информация предназначена только для одного пункта назначения. Сетевая карта прерывает работу ЦП только при получении соответствующих пакетов: карта игнорирует информацию, не адресованную ей. Использование одного и того же канала также означает, что полоса пропускания данных является общей, например, доступная полоса пропускания данных для каждого устройства уменьшается вдвое, когда две станции активно передают.

Схема, известная как множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий (CSMA/CA), определяет способ совместного использования каналов станциями. При использовании CSMA/CA станции пытаются избежать коллизий, начиная передачу только после того, как канал будет обнаружен как свободный. но затем передают свои пакетные данные целиком. CSMA/CA не может полностью предотвратить коллизии. Коллизия происходит, когда станция одновременно принимает сигналы от нескольких станций на канале. Это повреждает передаваемые данные и может потребовать от станций повторной передачи. Потеря данных и повторная передача снижают пропускную способность, в некоторых случаях существенно.

Волновой диапазон

Основная статья: Список каналов WLAN

Стандарт 802.11 предусматривает несколько различных диапазонов радиочастот для использования в сетях Wi-Fi: 900 МГц , 2,4 ГГц, 3,6 ГГц, 4,9 ГГц, 5 ГГц, 5,9 ГГц и 60 ГГц диапазоны . Каждый диапазон разделен на множество каналов . В стандартах каналы нумеруются с интервалом 5 МГц внутри полосы (за исключением диапазона 60 ГГц, где они находятся на расстоянии 2,16 ГГц), и номер относится к центральной частоте канала. Хотя каналы пронумерованы с интервалом 5 МГц, передатчики обычно занимают не менее 20 МГц, а стандарты допускают объединение каналов для формирования более широких каналов для более высокой пропускной способности.

Страны применяют свои собственные правила в отношении разрешенных каналов, разрешенных пользователей и максимальных уровней мощности в этих диапазонах частот. 802.11b/g/n может использовать диапазон 2,4 ГГц, работающий в США в соответствии с правилами и нормами FCC Part 15 . В этом диапазоне частот оборудование может иногда подвергаться помехам от микроволновых печей, беспроводные телефоны , USB 3.0 , концентраторы Bluetooth и другие устройства.

Распределение спектра и эксплуатационные ограничения во всем мире неодинаковы: Австралия и Европа допускают использование дополнительных двух каналов (12, 13) сверх 11, разрешенных в США для диапазона 2,4 ГГц, а в Японии есть еще три канала (12–14).

802.11a/h/j/n/ac/ax может использовать диапазон U-NII 5 ГГц , который для большей части мира предлагает как минимум 23 непересекающихся канала по 20 МГц. Это контрастирует с полосой частот 2,4 ГГц, где ширина каналов составляет всего 5 МГц. Как правило, более низкие частоты имеют больший диапазон, но меньшую пропускную способность. Полосы 5 ГГц поглощаются обычными строительными материалами в большей степени, чем полосы 2,4 ГГц, и обычно обеспечивают меньший радиус действия.

Поскольку спецификации 802.11 развивались для поддержки более высокой пропускной способности, протоколы стали гораздо более эффективно использовать полосу пропускания. Кроме того, они получили возможность объединять (или «связывать») каналы вместе, чтобы получить еще большую пропускную способность там, где полоса пропускания доступна. 802.11n допускает двойной радиоспектр/полосу пропускания (40 МГц — 8 каналов) по сравнению с 802.11a или 802.11g (20 МГц). 802.11n также можно настроить так, чтобы ограничить полосу пропускания 20 МГц, чтобы предотвратить помехи в густонаселенных районах. В диапазоне 5 ГГц с некоторыми ограничениями разрешены сигналы шириной 20, 40, 80 и 160 МГц, что обеспечивает гораздо более быстрое соединение.

Пример спектра Wi-Fi 2,4 ГГц

Пример спектра Wi-Fi 5 ГГц

Этот маршрутизатор Netgear Wi-Fi имеет два диапазона для передачи стандартов 802.11 в диапазонах 2,4 и 5 ГГц и поддерживает MIMO.

Двухдиапазонный сотовый Wi-Fi-модем 4G+ от Huawei.

Коммуникационный стек

Основные статьи: IEEE 802 и IEEE 802.11.

Generic 802.11 Frame

Wi-Fi является частью семейства протоколов IEEE 802. Данные организованы в кадры 802.11 , которые очень похожи на кадры Ethernet на уровне канала передачи данных, но с дополнительными полями адреса. MAC-адреса используются в качестве сетевых адресов для маршрутизации по локальной сети.

(PHY) Wi-Fi Спецификации MAC и физического уровня определены стандартом IEEE 802.11 для модуляции и приема одной или нескольких несущих волн для передачи данных в инфракрасном диапазоне, а также в диапазонах частот 2,4, 3,6 , 5, 6 или 60 ГГц . Они создаются и поддерживаются комитетом по стандартам IEEE LAN/ MAN ( IEEE 802 ). Базовая версия стандарта была выпущена в 1997 году и претерпела множество последующих поправок. Стандарт и поправки составляют основу для продуктов беспроводных сетей, использующих бренд Wi-Fi. Хотя каждая поправка официально отменяется, когда она включается в последнюю версию стандарта, корпоративный мир склонен продавать эти изменения, поскольку они кратко обозначают возможности своих продуктов. В результате на рынке каждая редакция имеет тенденцию становиться собственным стандартом.

В дополнение к 802.11 семейство протоколов IEEE 802 имеет специальные положения для Wi-Fi. Это необходимо, поскольку кабельная среда Ethernet обычно не используется совместно, тогда как при беспроводной связи все передачи принимаются всеми станциями в пределах диапазона, которые используют этот радиоканал. В то время как Ethernet имеет практически незначительную частоту ошибок, средства беспроводной связи подвержены значительным помехам. Таким образом, точная передача не гарантируется, поэтому доставка является механизмом доставки с максимальными усилиями . По этой причине для Wi-Fi управление логическим соединением (LLC), определенное стандартом IEEE 802.2, (MAC) Wi-Fi использует протоколы управления доступом к среде передачи для управления повторными попытками, не полагаясь на более высокие уровни стека протоколов.

Для целей межсетевого взаимодействия Wi-Fi обычно располагается в виде канального уровня (эквивалентного физическому уровню и уровню канала передачи данных модели OSI ) ниже интернет-уровня интернет -протокола . Это означает, что узлы имеют связанный интернет-адрес , и при подходящем подключении это обеспечивает полный доступ к Интернету.

Режимы

Инфраструктура

Изображение сети Wi-Fi в режиме инфраструктуры. Устройство отправляет информацию по беспроводной сети на другое устройство, подключенное к локальной сети, для печати документа.

В режиме инфраструктуры, который является наиболее распространенным, все коммуникации проходят через базовую станцию. Для связи внутри сети это приводит к дополнительному использованию радиоволн, но имеет то преимущество, что любые две станции, которые могут взаимодействовать с базовой станцией, могут также взаимодействовать через базовую станцию, что значительно упрощает протоколы.

Ad hoc и Wi-Fi Direct

Wi-Fi также позволяет осуществлять связь напрямую с одного компьютера на другой без использования точки доступа. Это называется специальной передачей Wi-Fi . Существуют различные типы специальных сетей. В простейшем случае сетевые узлы должны напрямую общаться друг с другом. В более сложных протоколах узлы могут пересылать пакеты и отслеживать, как достичь других узлов, даже если они перемещаются.

Специальный режим был впервые описан Чай Кеонг То в его патенте 1996 года. беспроводной специальной маршрутизации, реализованной в беспроводной сети Lucent WaveLAN 802.11a на IBM ThinkPads по сценарию с узлами размера, охватывающими территорию площадью более мили. Успех был зафиксирован в Mobile Computing (1999). журнале и позже официально опубликовано в журнале IEEE Transactions on Wireless Communications , 2002 г. и Обзор оценки производительности ACM SIGMETRICS , 2001 г.

Этот режим беспроводной одноранговой сети оказался популярным среди многопользовательских портативных игровых консолей , таких как Nintendo DS , PlayStation Portable , цифровых камер и других устройств бытовой электроники . Некоторые устройства также могут совместно использовать свое подключение к Интернету, используя ad hoc, становясь точками доступа или «виртуальными маршрутизаторами».

Аналогичным образом, Wi-Fi Alliance продвигает спецификацию Wi-Fi Direct для передачи файлов и обмена мультимедиа с помощью новой методологии обнаружения и безопасности. Wi-Fi Direct запущен в октябре 2010 года.

Другим режимом прямой связи через Wi-Fi является настройка Tunneled Direct-Link ( TDLS ), который позволяет двум устройствам в одной сети Wi-Fi взаимодействовать напрямую, а не через точку доступа.

Несколько точек доступа

Точки доступа рассылают сигнальные кадры, чтобы объявить о наличии сетей.

Расширенный набор услуг может быть сформирован путем развертывания нескольких точек доступа, настроенных с одинаковым SSID и настройками безопасности. Клиентские устройства Wi-Fi обычно подключаются к точке доступа, которая может обеспечить самый сильный сигнал в этом наборе услуг.

Увеличение количества точек доступа Wi-Fi в сети обеспечивает резервирование , больший радиус действия, поддержку быстрого роуминга и увеличение общей пропускной способности сети за счет использования большего количества каналов или определения ячеек меньшего размера . За исключением самых маленьких реализаций (таких как домашние или небольшие офисные сети), реализации Wi-Fi перешли к «тонким» точкам доступа, при этом большая часть сетевого интеллекта размещается в централизованном сетевом устройстве, что отводит роль отдельных точек доступа к «тонким» точкам доступа. тупые трансиверы. Наружные приложения могут использовать ячеистую топологию.

Производительность

См. Также: Wi-Fi дальнего действия.

Рабочий диапазон Wi-Fi зависит от таких факторов, как полоса частот, выходная мощность радиосигнала , чувствительность приемника, усиление антенны и тип антенны, а также метод модуляции. Кроме того, большое влияние могут оказать характеристики распространения сигналов.

На больших расстояниях и при большем поглощении сигнала скорость обычно снижается.

Мощность передатчика

По сравнению с мобильными телефонами и аналогичными технологиями передатчики Wi-Fi являются устройствами с низким энергопотреблением. Как правило, максимальная мощность, которую может передавать устройство Wi-Fi, ограничена местными правилами, такими как FCC Part 15 в США. Эквивалентная изотропно излучаемая мощность (EIRP) в Европейском Союзе ограничена 20 дБм (100 мВт).

Для удовлетворения требований приложений беспроводной локальной сети Wi-Fi имеет более высокое энергопотребление по сравнению с некоторыми другими стандартами, предназначенными для поддержки приложений беспроводной персональной сети (PAN). Например, Bluetooth обеспечивает гораздо меньшую дальность распространения сигнала — от 1 до 100 метров (от 1 до 100 ярдов). и так в целом имеет более низкое энергопотребление. Другие технологии с низким энергопотреблением, такие как Zigbee, имеют довольно большую дальность действия, но гораздо более низкую скорость передачи данных. Высокое энергопотребление Wi-Fi приводит к тому, что время автономной работы некоторых мобильных устройств становится проблемой.

Антенна

Точка доступа, совместимая с 802.11b или 802.11g, использующая стандартную всенаправленную антенну, может иметь радиус действия 100 м (0,062 мили). Та же радиостанция с внешней полупараболической антенной (усиление 15 дБ) и аналогичным оснащенным приемником на дальнем конце может иметь радиус действия более 20 миль.

Более высокий коэффициент усиления (дБи) указывает на дальнейшее отклонение (обычно к горизонтали) от теоретического идеального изотропного излучателя , и, следовательно, антенна может проецировать или принимать полезный сигнал дальше в определенных направлениях по сравнению с аналогичной выходной мощностью на более изотропном излучателе. антенна. Например, антенна 8 дБи, используемая с драйвером мощностью 100 мВт, имеет горизонтальный диапазон, аналогичный антенне 6 дБи, возбуждаемой мощностью 500 мВт. Это предполагает потерю излучения по вертикали; в некоторых ситуациях это может быть не так, особенно в больших зданиях или внутри волновода . В приведенном выше примере направленный волновод может привести к тому, что маломощная антенна 6 дБи будет выступать гораздо дальше в одном направлении, чем антенна 8 дБи, которая не находится в волноводе, даже если они обе возбуждаются мощностью 100 мВт.

На беспроводных маршрутизаторах со съемными антеннами можно увеличить радиус действия, установив модернизированные антенны, которые обеспечивают более высокий коэффициент усиления в определенных направлениях. Радиус действия вне помещения можно увеличить до многих километров (миль) за счет использования направленных антенн с высоким коэффициентом усиления на маршрутизаторе и удаленных устройствах.

Параболические антенны передают и принимают радиоволны только в определенных направлениях и могут обеспечивать гораздо большую дальность действия, чем всенаправленные антенны.

Антенны Яги-Уда , широко используемые для приема телевизионных сигналов, относительно компактны на длинах волн Wi‑Fi.

Антенна контроллера беспроводного сетевого интерфейса Gigabyte GC-WB867D-I. Простые стержнеобразные антенны, подобные этой, имеют однонаправленный прием и относительно небольшую дальность действия — 20 метров (ярдов) или около того.

Детектор Wi-Fi размером с брелок

MIMO (несколько входов и несколько выходов)

Основная статья: МИМО

Стандарты Wi-Fi 4 и выше позволяют устройствам иметь несколько антенн на передатчиках и приемниках. Несколько антенн позволяют оборудованию использовать многолучевое распространение в одних и тех же диапазонах частот, обеспечивая гораздо более высокие скорости и большую дальность действия.

Wi-Fi 4 может более чем удвоить радиус действия по сравнению с предыдущими стандартами.

Стандарт Wi-Fi 5 использует исключительно диапазон 5 ГГц и обеспечивает пропускную способность WLAN для нескольких станций не менее 1 гигабит в секунду и пропускную способность одной станции не менее 500 Мбит/с. По состоянию на первый квартал 2016 года Wi-Fi Alliance сертифицирует устройства, соответствующие стандарту 802.11ac, как «Wi-Fi CERTIFIED ac». Этот стандарт использует несколько методов обработки сигналов, таких как многопользовательские потоки MIMO и пространственное мультиплексирование 4X4, а также широкую полосу пропускания канала (160 МГц) для достижения гигабитной пропускной способности. Согласно исследованию IHS Technology, 70% всей выручки от продаж точек доступа в первом квартале 2016 года пришлось на устройства 802.11ac.

Радиораспространение

С сигналами Wi-Fi обычно лучше всего работает прямая видимость , но сигналы могут передавать, поглощать, отражать, преломлять , дифрагировать , а также затухать вверх и вниз через структуры и вокруг них, как искусственные, так и естественные. На сигналы Wi-Fi очень сильно влияют металлические конструкции (включая арматуру в бетоне, низкоэмиссионные покрытия в остеклении) и воду (например, содержащуюся в растительности). Металлические конструкции и вода могут привести к ослаблению сигнала Wi-Fi.

Из-за сложной природы распространения радиосигнала на типичных частотах Wi-Fi, особенно вокруг деревьев и зданий, алгоритмы могут лишь приблизительно предсказать мощность сигнала Wi-Fi для любой заданной области относительно передатчика. Этот эффект не применим в равной степени к Wi-Fi дальнего радиуса действия , поскольку более длинные каналы обычно работают с вышек, которые передают информацию над окружающей листвой.

Мобильное использование Wi-Fi в более широком диапазоне ограничено, например, такими случаями, как перемещение автомобиля из одной точки доступа в другую. Другие беспроводные технологии больше подходят для связи с движущимися транспортными средствами.

Рекорды дистанции

Рекорды расстояния (с использованием нестандартных устройств) включают 382 км (237 миль) в июне 2007 года, установленные Эрманно Пьетросемоли и EsLaRed из Венесуэлы, передавшие около 3 МБ данных между вершинами гор Эль-Агила и Платийон. Шведское национальное космическое агентство передало данные на расстояние 420 км (260 миль), используя 6-ваттные усилители, чтобы достичь стратосферного шара .

Помехи

Дополнительная информация: Электромагнитные помехи на частоте 2,4 ГГц § Wi-Fi.

Распределение частот сетевого планирования для Северной Америки и Европы. Использование этих типов распределения частот может помочь минимизировать помехи в совмещенном и соседнем канале.

В диапазоне волн 2,4 ГГц, как и в других, передатчики используют несколько каналов. Перекрывающиеся каналы могут страдать от помех, если только они не составляют небольшую часть общей принимаемой мощности.

Подключения Wi-Fi могут быть заблокированы или скорость Интернета снижена, если рядом находятся другие устройства. Протоколы Wi-Fi разработаны таким образом, чтобы достаточно справедливо распределять диапазоны волн, и это часто работает практически без сбоев. Чтобы свести к минимуму конфликты с устройствами Wi-Fi и устройствами, не поддерживающими Wi-Fi, Wi-Fi использует множественный доступ с контролем несущей и предотвращением конфликтов (CSMA/CA), при котором передатчики прослушивают перед передачей и задерживают передачу пакетов, если обнаруживают, что другие устройства активен на канале или если обнаружен шум от соседних каналов или источников, отличных от Wi-Fi. Тем не менее, сети Wi-Fi по-прежнему подвержены проблемам скрытых и открытых узлов .

Сигнал Wi-Fi стандартной скорости занимает пять каналов в диапазоне 2,4 ГГц. Помехи могут быть вызваны перекрытием каналов. Любые два номера каналов, которые отличаются на пять или более, например 2 и 7, не перекрываются (нет помех соседнему каналу ). Поэтому часто повторяемая поговорка о том, что каналы 1, 6 и 11 являются единственными непересекающимися каналами, неверна. Каналы 1, 6 и 11 — единственная группа из трех непересекающихся каналов в Северной Америке. Однако значимость перекрытия зависит от физического расстояния. Каналы, расположенные друг от друга, создают незначительные помехи – гораздо меньше, чем повторное использование каналов (что вызывает помехи в совмещенном канале ) – если передатчики находятся на расстоянии хотя бы нескольких метров друг от друга. В Европе и Японии, где доступен канал 13, использовать каналы 1, 5, 9 и 13 для 802.11g и 802.11n целесообразно и рекомендуется .

Однако многие точки доступа 802.11b и 802.11g с частотой 2,4 ГГц по умолчанию используют один и тот же канал при первом запуске, что способствует перегрузке некоторых каналов. Загрязнение Wi-Fi или чрезмерное количество точек доступа в зоне могут препятствовать доступу и мешать использованию другими устройствами других точек доступа, а также снижать соотношение сигнал/шум (SNR) между точками доступа. Эти проблемы могут стать проблемой в районах с высокой плотностью населения, таких как большие жилые комплексы или офисные здания с множеством точек доступа Wi-Fi.

Другие устройства используют диапазон 2,4 ГГц: микроволновые печи, устройства диапазона ISM, камеры видеонаблюдения , устройства Zigbee, устройства Bluetooth, передатчики видео , беспроводные телефоны, радионяни , и в некоторых странах любительское радио , все из которых могут вызывать значительные дополнительные помехи. Это также проблема, когда муниципалитеты или другие крупные организации (например, университеты) стремятся обеспечить покрытие большой территории. На некоторых диапазонах 5 ГГц в некоторых местах могут возникать помехи от радиолокационных систем. Для базовых станций, поддерживающих эти диапазоны, они используют динамический выбор частоты, который прослушивает радар и, если он обнаружен, не разрешает работу сети в этом диапазоне.

Эти диапазоны могут использоваться передатчиками малой мощности без лицензии и с небольшими ограничениями. Однако, хотя непреднамеренные помехи являются обычным явлением, пользователи, которые были уличены в преднамеренном вмешательстве (особенно за попытку монополизировать эти полосы на местном уровне в коммерческих целях), были оштрафованы на крупные штрафы.

Пропускная способность

Различные варианты уровня 2 стандарта IEEE 802.11 имеют разные характеристики. Во всех вариантах 802.11 максимально достижимая пропускная способность определяется либо на основе измерений в идеальных условиях, либо на основе скоростей передачи данных уровня 2. Однако это не относится к типичным развертываниям, в которых данные передаются между двумя конечными точками, из которых по крайней мере одна обычно подключена к проводной инфраструктуре, а другая подключена к инфраструктуре через беспроводную связь.

Это означает, что обычно кадры данных проходят через среду 802.11 (WLAN) и преобразуются в 802.3 (Ethernet) или наоборот.

Из-за разницы в длине кадра (заголовка) этих двух носителей размер пакета приложения определяет скорость передачи данных. Это означает, что приложение, использующее небольшие пакеты (например, VoIP), создает поток данных с высоким объемом трафика (низкая пропускная способность ).

Другими факторами, влияющими на общую скорость передачи данных приложения, являются скорость, с которой приложение передает пакеты (т. е. скорость передачи данных) и энергия, с которой принимается беспроводной сигнал. Последнее определяется расстоянием и настроенной выходной мощностью взаимодействующих устройств.

Те же ссылки применимы и к прилагаемым графикам пропускной способности, на которых показаны измерения пропускной способности UDP . Каждый представляет собой среднюю пропускную способность из 25 измерений (полосы ошибок есть, но едва заметны из-за небольших отклонений), имеет определенный размер пакета (маленький или большой) и определенную скорость передачи данных (10 Кбит/с – 100 Мбит). /с). Также включены маркеры для профилей трафика общих приложений. Этот текст и измерения не охватывают ошибки пакетов, но информацию об этом можно найти в приведенных выше ссылках. В таблице ниже показана максимально достижимая (для конкретного приложения) пропускная способность UDP в тех же сценариях (опять те же ссылки) с различными вариантами WLAN (802.11). Хозяева измерений находились на расстоянии 25 метров (ярдов) друг от друга; потеря снова игнорируется.

Графическое представление диапазона производительности конкретного приложения Wi-Fi (UDP) в диапазоне 2,4 ГГц со стандартом 802.11g

Графическое представление диапазона производительности конкретного приложения Wi-Fi (UDP) в диапазоне 2,4 ГГц с 802.11n с частотой 40 МГц

Аппаратное обеспечение

плата Встроенная RouterBoard 112 с выводом U.FL - RSMA и мини -картой Wi-Fi R52 PCI, широко используемая поставщиками услуг беспроводного Интернета ( WISP ) в Чешской Республике.

OSBRiDGE 3GN – точка доступа 802.11n и UMTS/GSM в одном устройстве шлюз

Wi-Fi позволяет развертывать беспроводные локальные сети (LAN). Кроме того, беспроводные локальные сети могут размещаться в местах, где прокладка кабелей невозможна, например, на открытых площадках и в исторических зданиях. Однако стены из определенных материалов, например камня с высоким содержанием металлов, могут блокировать сигналы Wi-Fi.

Устройство Wi-Fi — это устройство малого радиуса действия беспроводное . Устройства Wi-Fi изготавливаются на основе RF CMOS интегральных микросхем ( RF-схем ).

С начала 2000-х годов производители встраивают адаптеры беспроводной сети в большинство ноутбуков. Цена на чипсеты для Wi-Fi продолжает падать, что делает его экономичным сетевым вариантом, включенным во все больше устройств.

Точки доступа и клиентские сетевые интерфейсы различных конкурирующих брендов могут взаимодействовать на базовом уровне обслуживания. Продукты, отмеченные Wi-Fi Alliance как «Сертифицированные Wi-Fi», обратно совместимы . В отличие от мобильных телефонов , любое стандартное устройство Wi-Fi работает в любой точке мира.

Точка доступа

Адаптер AirPort Wi‑Fi с поддержкой 802.11g от Apple MacBook

Точка беспроводного доступа (WAP) подключает группу беспроводных устройств к соседней проводной локальной сети. Точка доступа напоминает сетевой концентратор , передавая данные между подключенными беспроводными устройствами в дополнение к (обычно) одному подключенному проводному устройству, чаще всего концентратору или коммутатору Ethernet, что позволяет беспроводным устройствам взаимодействовать с другими проводными устройствами.

Беспроводной адаптер

Контроллер беспроводного сетевого интерфейса Gigabyte GC-WB867D-I

Беспроводные адаптеры позволяют устройствам подключаться к беспроводной сети. Эти адаптеры подключаются к устройствам с помощью различных внешних или внутренних соединений, таких как PCI, miniPCI, USB, ExpressCard , Cardbus и PC Card . По состоянию на 2010 год большинство новых портативных компьютеров оснащены встроенными внутренними адаптерами.

Маршрутизатор

Беспроводные маршрутизаторы объединяют точку беспроводного доступа, Ethernet- коммутатор и встроенное приложение маршрутизатора, которое обеспечивает IP -маршрутизацию , NAT и пересылку DNS через интегрированный WAN-интерфейс. Беспроводной маршрутизатор позволяет проводным и беспроводным устройствам локальной сети Ethernet подключаться к (обычно) одному устройству глобальной сети, такому как кабельный модем, модем DSL или оптический модем . Беспроводной маршрутизатор позволяет настраивать все три устройства, в основном точку доступа и маршрутизатор, с помощью одной центральной утилиты. Эта утилита обычно представляет собой интегрированный веб-сервер , доступный для клиентов проводной и беспроводной локальной сети, а часто и для клиентов глобальной сети. Эта утилита также может представлять собой приложение, запускаемое на компьютере, как в случае с Apple AirPort, которым управляют с помощью AirPort Utility на macOS и iOS.

Мост

Мосты беспроводной сети могут соединять две сети в единую сеть на уровне канала передачи данных через Wi-Fi. Основным стандартом является система беспроводного распределения (WDS).

Беспроводной мост позволяет соединить проводную сеть с беспроводной сетью. Мост отличается от точки доступа: точка доступа обычно подключает беспроводные устройства к одной проводной сети. Два устройства беспроводного моста могут использоваться для соединения двух проводных сетей по беспроводной линии связи, что полезно в ситуациях, когда проводное соединение может быть недоступно, например, между двумя отдельными домами или для устройств, которые не имеют возможности беспроводной сети (но имеют возможность проводной сети). , такие как потребительские развлекательные устройства ; в качестве альтернативы можно использовать беспроводной мост, чтобы позволить устройству, поддерживающему проводное соединение, работать со стандартом беспроводной сети, который быстрее, чем поддерживается функцией подключения к беспроводной сети (внешним ключом или встроенным), поддерживаемой устройством (например, включение беспроводной связи). -N скоростей (до максимальной поддерживаемой скорости на проводном порту Ethernet как на мосте, так и на подключенных устройствах, включая точку беспроводного доступа) для устройства, которое поддерживает только Wireless-G).Двухдиапазонный беспроводной мост также можно использовать для включения работы беспроводной сети 5 ГГц на устройстве, которое поддерживает только беспроводную связь 2,4 ГГц и имеет проводной порт Ethernet.

Репитер

Беспроводные расширители радиуса действия или беспроводные повторители могут расширить радиус действия существующей беспроводной сети. Стратегически расположенные расширители дальности действия могут удлинить зону сигнала или позволить зоне сигнала обойти барьеры, например, те, которые возникают в коридорах L-образной формы. Беспроводные устройства, подключенные через ретрансляторы, страдают от увеличения задержки для каждого перехода, и может произойти снижение максимальной доступной пропускной способности данных. Кроме того, эффект от использования дополнительных пользователей в сети, использующей расширители беспроводного диапазона, заключается в том, что доступная полоса пропускания будет потребляться быстрее, чем в случае, когда один пользователь перемещается по сети, использующей расширители. По этой причине беспроводные расширители диапазона лучше всего работают в сетях, поддерживающих требования к низкой пропускной способности трафика, например, в случаях, когда один пользователь с планшетом с Wi-Fi перемещается по объединенным расширенным и нерасширенным частям всей подключенной сети. Кроме того, беспроводное устройство, подключенное к любому из ретрансляторов в цепочке, имеет пропускную способность данных, ограниченную «самым слабым звеном» в цепочке между источником и концом соединения. Сети, в которых используются беспроводные расширители, более склонны к ухудшению качества связи из-за помех от соседних точек доступа, которые граничат с частями расширенной сети и занимают тот же канал, что и расширенная сеть.

Встроенные системы

Встроенный модуль последовательного подключения к Wi-Fi.

Стандарт безопасности Wi-Fi Protected Setup позволяет встроенным устройствам с ограниченным графическим интерфейсом пользователя легко подключаться к Интернету. Защищенная настройка Wi-Fi имеет две конфигурации: конфигурация с кнопкой и конфигурация с PIN-кодом. Эти встроенные устройства также называются « Интернетом вещей» и представляют собой маломощные встроенные системы с батарейным питанием. Некоторые производители Wi-Fi разрабатывают чипы и модули для встроенного Wi-Fi, например GainSpan.

За последние несколько лет (особенно в 2007 г.) все чаще ), стали доступны встроенные модули Wi-Fi, которые включают в себя операционную систему реального времени и предоставляют простые средства беспроводного подключения любого устройства, которое может обмениваться данными через последовательный порт. Это позволяет создавать простые устройства мониторинга. Примером может служить портативное устройство ЭКГ, осуществляющее наблюдение за пациентом в домашних условиях. Это устройство с поддержкой Wi-Fi может общаться через Интернет.

Эти модули Wi-Fi разработаны OEM-производителями , поэтому разработчикам требуются лишь минимальные знания Wi-Fi для обеспечения подключения к Wi-Fi для своих продуктов.

В июне 2014 года компания Texas Instruments представила первый микроконтроллер ARM Cortex-M4 со встроенным специализированным микроконтроллером Wi-Fi — SimpleLink CC3200. Это позволяет создавать встроенные системы с возможностью подключения Wi-Fi как однокристальные устройства, что снижает их стоимость и минимальный размер, что делает более практичным встраивание контроллеров беспроводной сети в недорогие обычные объекты.

Сетевая безопасность

Основная статья: Беспроводная безопасность

Основной проблемой безопасности беспроводной сети является упрощенный доступ к сети по сравнению с традиционными проводными сетями, такими как Ethernet. При использовании проводной сети необходимо либо получить доступ к зданию (физически подключившись к внутренней сети), либо преодолеть внешний брандмауэр . Чтобы получить доступ к Wi-Fi, нужно просто находиться в зоне действия сети Wi-Fi. Большинство бизнес-сетей защищают конфиденциальные данные и системы, пытаясь запретить внешний доступ. Включение беспроводного подключения снижает безопасность, если в сети используется неадекватное шифрование или оно отсутствует.

Злоумышленник, получивший доступ к сетевому маршрутизатору Wi-Fi, может инициировать атаку с подменой DNS против любого другого пользователя сети, подделав ответ до того, как запрошенный DNS-сервер сможет ответить.

Методы защиты

Распространенной мерой по предотвращению несанкционированных пользователей является сокрытие имени точки доступа путем отключения широковещательной передачи SSID. Хотя он эффективен против обычного пользователя, он неэффективен в качестве метода безопасности, поскольку SSID передается в открытом виде в ответ на запрос SSID клиента. Другой метод — разрешить подключение к сети только компьютерам с известными MAC-адресами. но решительные злоумышленники могут подключиться к сети, подделав авторизованный адрес.

Шифрование Wired Equiвалентной конфиденциальности (WEP) было разработано для защиты от случайного слежения, но оно больше не считается безопасным. Такие инструменты, как AirSnort или Aircrack-ng, могут быстро восстановить ключи шифрования WEP. Из-за слабости WEP Альянс Wi-Fi одобрил защищенный доступ Wi-Fi (WPA), который использует TKIP . WPA был специально разработан для работы со старым оборудованием, обычно посредством обновления прошивки. Хотя WPA более безопасен, чем WEP, он имеет известные уязвимости.

Более безопасный WPA2 с использованием расширенного стандарта шифрования был представлен в 2004 году и поддерживается большинством новых устройств Wi-Fi. WPA2 полностью совместим с WPA. В 2017 году была обнаружена уязвимость в протоколе WPA2, позволяющая провести атаку с повтором ключа, известную как KRACK .

QR -код для автоматизации подключения Wi-Fi с использованием WIFI:S:Wikipedia;T:WPA;P:Password1!;;

Недостаток функции, добавленной в Wi-Fi в 2007 году, под названием Wi-Fi Protected Setup (WPS), позволяет обходить безопасность WPA и WPA2. Единственное средство по состоянию на 2011 год. нужно было отключить защищенную настройку Wi-Fi, что не всегда возможно.

Виртуальные частные сети можно использовать для повышения конфиденциальности данных, передаваемых через сети Wi-Fi, особенно общедоступные сети Wi-Fi.

URI , использующий схему WIFI, может указывать SSID, тип шифрования, пароль/парольную фразу, а также скрыт ли SSID или нет, чтобы пользователи могли переходить по ссылкам из QR-кодов , например, для подключения к сетям без необходимости вручную вводить данные. Формат , подобный MeCard , поддерживается Android и iOS 11+.

• Общий формат: WIFI:S:<SSID>;T:<WEP|WPA|blank>;P:<PASSWORD>;H:<true|false|blank>;
• Образец WIFI:S:MySSID;T:WPA;P:MyPassW0rd;;

безопасности

Точки доступа Wi-Fi обычно по умолчанию работают в режиме без шифрования ( открытом режиме ). Начинающие пользователи получают преимущество от устройства с нулевой конфигурацией, которое работает сразу после установки, но по умолчанию не включается какая-либо безопасность беспроводной сети , обеспечивая открытый беспроводной доступ к локальной сети. Для включения безопасности пользователю необходимо настроить устройство, обычно через программный графический интерфейс пользователя (GUI). В незашифрованных сетях Wi-Fi подключающиеся устройства могут отслеживать и записывать данные (включая личную информацию). Такие сети можно защитить только с помощью других средств защиты, таких как VPN или протокол передачи гипертекста через безопасность транспортного уровня ( HTTPS ).

Старый стандарт шифрования беспроводной связи , Wired Equiвалентная конфиденциальность (WEP), оказался легко взломанным даже при правильной настройке. Шифрование защищенного доступа Wi-Fi (WPA), которое стало доступно в устройствах в 2003 году, было направлено на решение этой проблемы. Защищенный доступ Wi-Fi 2 (WPA2), ратифицированный в 2004 году, считается безопасным при условии надежной парольной фразы использования . Версия WPA 2003 года не считалась безопасной, поскольку в 2004 году ее заменил WPA2.

В 2018 году WPA3 был объявлен заменой WPA2, повышающей безопасность; он состоялся 26 июня.

Совмещение

Основная статья: Piggybacking (доступ в Интернет)

Дополнительная информация: Законность контрейлерных перевозок.

Дополнительная информация: Настройка защищенной сети Wi-Fi § Проблемы физической безопасности.

Под контрейлерным подключением понимается доступ к беспроводному подключению к Интернету путем помещения своего компьютера в зону действия беспроводного соединения другого человека и использования этой услуги без явного разрешения или ведома абонента.

Во время раннего популярного внедрения 802.11 поощрялось предоставление открытых точек доступа для всех, кто находился в пределах досягаемости. развивать беспроводные общественные сети , особенно потому, что люди в среднем используют лишь часть своей пропускной способности в нисходящем направлении в любой момент времени.

Рекреационная регистрация и картографирование чужих точек доступа стали известны как вардрайвинг . Действительно, многие точки доступа намеренно устанавливаются без включенной защиты, чтобы их можно было использовать в качестве бесплатной услуги. Предоставление доступа к Интернет-соединению таким способом может привести к нарушению Условий обслуживания или договора с интернет-провайдером . Такая деятельность не влечет за собой санкций в большинстве юрисдикций; однако законодательство и прецедентное право значительно различаются в разных странах мира. Предложение оставить граффити с описанием доступных услуг получило название «вармелование» .

Совмещение часто происходит непреднамеренно: технически незнакомый пользователь может не изменить «незащищенные» настройки по умолчанию для своей точки доступа, а операционные системы можно настроить на автоматическое подключение к любой доступной беспроводной сети. Пользователь, который случайно включил ноутбук рядом с точкой доступа, может обнаружить, что компьютер подключился к сети без каких-либо видимых признаков. Более того, пользователь, намеревающийся присоединиться к одной сети, вместо этого может оказаться в другой, если последняя имеет более сильный сигнал. В сочетании с автоматическим обнаружением других сетевых ресурсов (см. DHCP и Zeroconf ) это может привести к тому, что пользователи беспроводной сети будут отправлять конфиденциальные данные не тому посреднику при поиске пункта назначения (см. Атака «человек посередине» ). Например, пользователь может случайно использовать незащищенную сеть для входа на веб-сайт , тем самым делая учетные данные для входа доступными для всех, кто его прослушивает, если веб-сайт использует небезопасный протокол, такой как простой HTTP без TLS .

В незащищенной точке доступа неавторизованный пользователь может получить информацию о безопасности (заводскую парольную фразу или PIN-код защищенной настройки Wi-Fi) с метки на точке беспроводного доступа и использовать эту информацию (или подключиться с помощью кнопки защищенной настройки Wi-Fi). совершать несанкционированные или противоправные действия.

Социальные

См. Также: Интернет § Социальное воздействие

Беспроводной доступ в Интернет стал гораздо более неотъемлемой частью общества. Таким образом, во многих отношениях изменилось то, как функционирует общество.

Влияние на развивающиеся страны

См. Также: Wi-Fi дальнего действия.

Более половины мира не имеет доступа к Интернету, особенно сельские районы в развивающихся странах. Технологии, внедренные в более развитых странах, часто являются дорогостоящими и малоэффективными с точки зрения энергопотребления. Это привело к тому, что развивающиеся страны стали использовать более низкотехнологичные сети, часто внедряя возобновляемые источники энергии, которые можно поддерживать исключительно за счет солнечной энергии , создавая сеть, устойчивую к сбоям, таким как перебои в подаче электроэнергии. Например, в 2007 году была построена сеть протяженностью 450 км (280 миль) между Кабо-Пантойей и Икитосом в Перу , в которой все оборудование питается только от солнечных батарей . Эти сети Wi-Fi дальнего действия имеют два основных применения: предоставление доступа к Интернету населению в изолированных деревнях и предоставление медицинских услуг изолированным сообществам. В вышеупомянутом примере он соединяет центральную больницу в Икитосе с 15 медицинскими пунктами, предназначенными для дистанционной диагностики.

Рабочие привычки

Доступ к Wi-Fi в общественных местах, таких как кафе или парки, позволяет людям, в частности фрилансерам, работать удаленно. Хотя доступность Wi-Fi является самым сильным фактором при выборе места для работы (75% людей предпочтут место, где есть Wi-Fi, а не место, где его нет), на выбор конкретных «горячих точек» влияют и другие факторы . Они варьируются от доступности других ресурсов, таких как книги, местоположения рабочего места и социального аспекта встречи с другими людьми в одном и том же месте. Более того, увеличение числа людей, работающих в общественных местах, приводит к увеличению числа клиентов для местного бизнеса, что обеспечивает экономический стимул для региона.

Кроме того, в том же исследовании было отмечено, что беспроводное соединение обеспечивает большую свободу движений во время работы. Как при работе дома, так и в офисе, он позволяет перемещаться между разными комнатами или помещениями. В некоторых офисах (особенно в офисах Cisco в Нью-Йорке) у сотрудников нет закрепленных за ними столов, но они могут работать из любого офиса, подключив свой ноутбук к точке доступа Wi-Fi .

Жилье

Интернет стал неотъемлемой частью жизни. По состоянию на 2016 год , 81,9% американских домохозяйств имеют доступ в Интернет. Кроме того, 89% американских домохозяйств, имеющих широкополосный доступ, подключаются с помощью беспроводных технологий. В 72,9% американских семей есть Wi-Fi.

Сети Wi-Fi также повлияли на то, как устроены интерьеры домов и отелей. Например, архитекторы рассказали, что их клиенты больше не хотели, чтобы в качестве домашнего офиса использовалась только одна комната, а хотели бы работать возле камина или иметь возможность работать в разных комнатах. Это противоречит ранее существовавшим представлениям архитекторов об использовании спроектированных ими помещений. Кроме того, в некоторых отелях отмечают, что гости предпочитают останавливаться в определенных номерах, поскольку они получают более сильный сигнал Wi-Fi.

Проблемы со здоровьем

Дополнительная информация: Излучение беспроводных устройств и здоровье.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) заявляет: «Никаких последствий для здоровья от воздействия радиочастотных полей от базовых станций и беспроводных сетей не ожидается», но отмечает, что они способствуют исследованиям воздействия других источников радиочастот. (категория, используемая, когда «причинно-следственная связь считается достоверной, но случайность, предвзятость или путаница не могут быть исключены с разумной уверенностью»), эта классификация была основана на рисках, связанных с использованием беспроводных телефонов, а не сетей Wi-Fi.

Соединенного Королевства В 2007 году Агентство по охране здоровья сообщило, что воздействие Wi-Fi в течение года приводит к «тому же количеству радиации, что и 20-минутный звонок по мобильному телефону».

Обзор исследований с участием 725 человек, заявивших о наличии электромагнитной гиперчувствительности , «...предполагает, что «электромагнитная гиперчувствительность» не связана с наличием ЭМП, хотя необходимы дополнительные исследования этого явления».

Альтернативы

Несколько других беспроводных технологий предоставляют альтернативу Wi-Fi для различных случаев использования:

• Bluetooth Low Energy , вариант Bluetooth с низким энергопотреблением.
• Bluetooth , сеть на короткие расстояния
• Сотовые сети , используемые смартфонами
• LoRa , для беспроводной связи на большие расстояния с низкой скоростью передачи данных
• NearLink — стандарт беспроводной связи ближнего радиуса действия.
• WiMAX для обеспечения беспроводного подключения к Интернету на большие расстояния.
• Zigbee — протокол связи на короткие расстояния с низким энергопотреблением и низкой скоростью передачи данных.

Некоторые альтернативы — «без новых проводов», повторное использование существующего кабеля:

• G.hn , который использует существующую домашнюю проводку, такую ​​как телефонные линии и линии электропередачи.

Несколько проводных технологий для компьютерных сетей, которые обеспечивают жизнеспособную альтернативу Wi-Fi:

• Ethernet по витой паре

См. также

• Gi-Fi — термин, используемый в некоторых специализированных изданиях для обозначения более быстрых версий стандартов IEEE 802.11.
• ГиперЛАН
• Высокоскоростное мультимедийное радио
• Система внутреннего позиционирования
• Ли-Фай
• Список каналов WLAN
• Поддержка Wi-Fi операционной системы
• Пассивный Wi-Fi
• Линия электропередачи
• Стратегия внедрения цифровых технологий в Сан-Франциско
• WiGig
• Альянс беспроводной широкополосной связи
• Wi-Fi прямой

Дальнейшее чтение

• Авторы WNDW (2013). Батлер, Джейн (ред.). Беспроводные сети в развивающихся странах (Третье изд.). Независимая издательская платформа CreateSpace. ISBN  978-1-4840-3935-9 .