Čo dáva wifi. Chápeme, čo je Wi-Fi - ako sa líši od Ethernetu. Základné nastavenie domácej WiFi siete na routeri

Dobrý deň.

Dnes má každý moderný používateľ predstavu o tom, čo je Wi-Fi. Viete však o ňom všetko? V tomto článku nájdete vysvetlenie tohto pojmu, informácie o jeho vzhľade, štandardoch, výhodách a nevýhodách.

WiFi: čo to je?

Wi-Fi je spôsob prenosu dát cez internet na krátke vzdialenosti bez použitia káblov. Presnejšie, Wi-Fi je štandard pre širokopásmové komunikačné zariadenia, na základe ktorého lokálnych sietí Bezdrôtová sieť LAN.

Ak sa pozriete hlbšie, tento pojem nie je internet, ktorý si mnohí ľudia predstavujú. Zobrazuje ochrannú známku spoločnosti, ktorá prišla s touto technológiou, Wi-Fi Alliance. Je vyvinutý na základe štandardu IEEE 802.11 a v tejto spoločnosti je možné otestovať každé zariadenie, ktoré mu vyhovuje – získať certifikát a právo používať logo Wi-Fi.

Definícia pojmu

Skratka Wi-Fi je odvodená od Hi-Fi, čo v angličtine znamená High Fidelity – vysoká vernosť. Skratky sú si zvukom a podstatou podobné, takže podľa vývojárov by používatelia mali mať pri zoznámení sa s novým pojmom pozitívnu asociáciu.

Prvé dve písmená v ňom skrývali už spomínané slovo Wireless, čo znamená bezdrôtový. Teraz sa však pojem Wi-Fi v našej spoločnosti udomácnil natoľko, že sa už nepovažuje za skratku, ale je samostatným pojmom.

Rozsah použitia

Táto technológia bola vynájdená na prenášanie internetu tam, kde nie je možné ťahať káble: napríklad domy vzdialené od mesta, budovy historickej hodnoty atď. V súčasnosti sa však Wi-Fi používa všade. S jeho pomocou rôzne spoločnosti a inštitúcie ponúkajú bezplatný prístup na internet, aby prilákali zákazníkov a ukázali svoju modernosť.

Väčšina ľudí si takýto prístupový bod dáva domov. Pretože vám umožňuje pripojiť sa k sieti z rôznych zariadení v oblasti pokrytia. Vďaka Wi-Fi teda nedochádza k viazaniu na jedno miesto, ako je to pri stolnom počítači, ku ktorému je pripojený internetový kábel.

Pri odpovedi na otázku, čo je Wi-Fi, je dôležité pochopiť. Wi-Fi nie je typ internetu, ale iba spôsob pripojenia k zariadeniu, ktoré už má prístup na internet. Technológia Wi-Fi je podobná ako (komunikácia pomocou rádiových vĺn). Funguje takmer rovnakým spôsobom, ale aplikuje sa iným smerom.

Organizácia bezdrôtovej siete

Aby ste mohli využívať bezdrôtový internet, budete potrebovať zariadenie s príslušným prijímačom (smartfón, tablet, notebook, modem pre bežný počítač), router a nadviazané spojenie s poskytovateľom služieb.

Poskytujú ich jednotlivé organizácie alebo mobilní operátori. Podpísaním dohody s nimi si doma alebo inde nainštalujete router, ktorý má zabudovaný rádiový modul, ktorý prijíma a vysiela signál. Podobné zariadenie by malo byť v miniaplikácii, z ktorej budete pristupovať na internet.

Spravidla je k poskytovateľovi pripojený kábel. No v miestach, kde to nie je možné, poskytovatelia služieb prenášajú internet do prístupového bodu klienta aj cez Wi-Fi. Na tento účel však musí byť ich smerovač umiestnený v blízkosti. Ktoré sú oveľa výkonnejšie ako tie, ktoré si nainštalujú bežní používatelia.

Mimochodom, namiesto smerovača môžete použiť svoj smartfón, ktorý bude fungovať ako modem, ak používate internet mobilného operátora. Toto spojenie sa nazýva tethering alebo teasing.

Sieť bez smerovača

Samostatne stojí za to zdôrazniť štandard pripojenia Wi-Fi Direct. Čo umožňuje interakciu dvoch alebo viacerých zariadení bez sprostredkovania smerovača. Pri prvom pripojení samotné gadgety určia, ktorý z nich bude prístupovým bodom.

Táto technológia je relevantná v prípadoch, keď napríklad potrebujete preniesť dokument z počítača do tlačiarne na tlač. Alebo si chcete prezerať fotografie z telefónu na veľkom monitore bez pomoci kábla. Teda s pomocou Wi-Fi Priamo môžete nastaviť bezdrôtovú domácu sieť.

Výhody a nevýhody Wi-Fi

Výhody sú:

• Neprítomnosť káblov vám umožňuje rozšíriť rozsah internetu a znížiť náklady na pripojenie.
• Nie je viazaný na jedno miesto.

• Môžete ísť online nielen s stolný počítač ale aj z mobilného zariadenia.
• Na internet sa môže naraz pripojiť niekoľko používateľov.
• Široká distribúcia a široká škála zariadení certifikovaných Wi-Fi Alliance.
• Pri pripájaní nového zariadenia vyžaduje heslo, ktoré zaisťuje bezpečnosť pripojenia.

Teraz k nevýhodám:

• Neexistuje žiadna väzba na miesto - áno. Existuje však väzba na zdroj signálu.
• Vzhľadom na skutočnosť, že zariadenia s podporou Bluetooth, mikrovlnné rúry a ďalšie zariadenia pracujú aj na frekvencii IEEE 802.11 2,4 GHz, kvalita komunikácie môže byť znížená.
• Hoci signál preniká cez nábytok a steny, prekážky trochu znižujú jeho výkon.
• Zlé počasie tiež znižuje výkon siete.

Ako už viete, základným štandardom Wi-Fi pripojenia je IEEE 802.11, ktorý definuje sadu protokolov pre najnižšiu rýchlosť prenosu dát. Má veľa poddruhov, takže vymenovať všetko je príliš dlhé.

Vymenujem tie hlavné:

• 11b. Objavil sa v roku 1999. Popisuje vyššiu rýchlosť ako základ, no na dnešné pomery stále nedostatočnú – 11 Mbps. Nízky je aj bezpečnostný štandard. Chránené šifrovacím protokolom WEP, ktorý nemá dobrú funkčnosť. Pracuje na frekvencii 2,4 GHz. Teraz sa prakticky nepoužíva, s výnimkou zariadení, ktoré nepodporujú iné štandardy.
• 11a. Vydané v rovnakom roku ako "b", ale líši sa frekvenciou (5 GHz) a rýchlosťou (maximálne 55 Mbps).
• 11 g. V roku 2003 nahradil dve predchádzajúce verzie. Je dokonalejší. Jeho priemerná rýchlosť je 55 Mbps a pri použití zariadení, ktoré podporujú technológiu SuperG alebo True MIMO, môže dosiahnuť 125 Mbps. Úroveň zabezpečenia je vylepšená aj vďaka protokolom WPA a WPA2.
• 11n. Najmodernejší štandard, ktorý sa objavil v roku 2009. Funguje na 2,4 GHz aj 5 GHz, takže je kompatibilný so všetkými vyššie uvedenými možnosťami. Má vysokú úroveň zabezpečenia, keďže je šifrovaný rovnakými protokolmi ako „g“.

To je všetko o tom, čo je Wi-Fi.

Príjemné surfovanie po internete.

Podstata a princíp Wi-Fi

Doslova táto kombinácia písmen znamená „internetová sieť s bezdrôtovou presnosťou“. V počiatočnom štádiu vývoja bol tento komunikačný mechanizmus dostupný len pre bezdrôtové lokálne siete (tzv. bezdrôtová LAN). O niekoľko rokov neskôr bola Wi-Fi dostupná nielen pre lokálne siete.

Hlavnou črtou tejto technológie je, že je vhodná pre veľké siete, v rámci ktorých je nepraktické nasadiť veľké množstvo káblov. Vďaka podpore bezdrôtovej komunikácie kvalita a rýchlosť prenosu informácií neutrpí straty. V moderných bezdrôtových sieťach je rýchlosť prenosu informácií cez Wi-Fi dokonca niekoľkonásobne vyššia ako rýchlosť systémov s podobným objemom dát, ktoré Wi-Fi nevyužívajú.

Vďaka dobre organizovanému systému správy údajov môže používateľ, ktorý prepína medzi rôznymi prístupovými bodmi toho istého systému, zostať pripojený k sieti.

S príchodom bezdrôtových internetových sietí sa náš život zmenil. Takmer každý dom, obchod, dopravné alebo obchodné centrum má aspoň jeden alebo viac prístupových bodov Wi-Fi. Do konca roka 2015 mnohí dopravné spoločnosti v celom SNŠ sľubujú vybavenie každého vozňa metra a električky internetovým routerom. Rýchlo rastúca sieť pokrytia Wi-Fi je schopná podporovať veľké množstvo používateľov. Technológia Wi-Fi, ktorá spracováva stovky terabajtov dát denne, nám uľahčuje život tým, že poskytuje prístup k neprerušovanému toku informácií po celom svete. globálnej siete internetu.

V roku 2014 medzinárodná organizácia pre rozvoj svet informačných technológií vyvinul a schválil najnovší štandard pre používanie Wi-Fi. Jeho kód je IEEE 8o2.11ac. Routre, ktoré fungujú podľa najnovšieho štandardu, sa momentálne nedistribuujú do sériovej výroby, avšak kontinuálny proces ich zavádzania do našich životov sa len začína. Štandard je schopný pracovať na frekvencii nad 5 GHz, táto frekvencia prispieva k tomu, že rušenie signálu sa stáva takmer nepostrehnuteľné.

Nasledujúci obrázok vám pomôže podrobnejšie vysvetliť, čo je Wi-Fi. Ukazuje, že každý smerovač Wi-Fi má svoje vlastné územie vplyvu, v rámci ktorého môžu používatelia pomocou svojich zariadení s podporou Wi-Fi pristupovať k WWW

Hlavné výhody a nevýhody technológie Wi-Fi

Medzi výhody Wi-Fi možno rozlíšiť tieto body:

1. Možnosť organizácie siete bez použitia internetového kábla, čím sa náklady na túto sieť niekoľkonásobne znížia.
2. Mobilné použitie. Táto technológia umožňuje používateľom čo najrýchlejšie sa pripojiť k existujúcim prístupovým bodom a poskytuje rýchly prenos dát medzi klientom a serverom.
3. Všetky zariadenia ( osobné počítače, notebooky, tablety, smartfóny a ďalšie zariadenia), ktoré sú pripojené k rovnakej sieti, môžu navzájom interagovať a vymieňať si obsah a informácie.

1. Maximálne územné pokrytie jedného Wi-Fi prístupového bodu je sto kilometrov. Táto charakteristika závisí od technických možností bezdrôtovej siete.
2. Wi-Fi smerovače sa inštalujú veľmi jednoducho. Nevyžadujú demontáž, ak náhle potrebujete zmeniť umiestnenie siete alebo zmeniť svoje bydlisko.
3. Wi-Fi je veľmi vhodné na použitie na miestach, kde je neprijateľné položiť veľké množstvo internetového kábla. Môže ísť napríklad o rôzne druhy múzeí, výstavných centier alebo výstav. Všetky organizácie tohto typu vyžadujú kompetentnú organizáciu svojej práce a práve technológia Wi-Fi im môže poskytnúť takúto príležitosť.

Medzi hlavné nevýhody patria nasledujúce:

1. V počiatočnej fáze organizovania systému Wi-Fi by ste mali venovať pozornosť všetkým architektonickým prvkom vybranej budovy alebo konkrétnej miestnosti. Wi-Fi pokrytie musí byť dostupné vo všetkých častiach budovy. ktorí to potrebujú. Nesprávne umiestnenie smerovačov môže spôsobiť, že niektoré časti miestnosti nebudú vybavené Wi-Fi.
2. Všetky dnes dostupné algoritmy na šifrovanie údajov, ktoré sa prenášajú cez Wi-Fi, podliehajú hackerom. Heslá môže hacker jednoducho prelomiť hrubou silou heslá (tzv. hrubá sila). Na vyzdvihnutie aj toho najzložitejšieho hesla výkonný systém hackovanie bude trvať niekoľko dní až maximálne mesiac.
3. Používanie technológie bezdrôtového prístupu a internetu výrazne znižuje životnosť gadgetu na jedno nabitie. V prípade prenosu alebo sťahovania veľkého množstva dát sa zariadenie môže veľmi zahriať, čo poškodí batériu, procesor a napájací zdroj.

Rozšírenie Wi-Fi v každodennom živote

Za posledných dvadsať rokov sa internet stal neoddeliteľnou súčasťou ľudí na celom svete. Na internete trávime väčšinu času komunikáciou, zábavou a prácou. Mobilita používania internetu sa výrazne zvýšila vďaka využívaniu pokrytia Wi-Fi: bolo možné pristupovať k globálnej sieti úplne odkiaľkoľvek.

Inštaláciou Wi-Fi vo vašej domácnosti ušetríte veľa, pretože predtým, aby ste mohli pripojiť všetky svoje gadgety na internet, museli ste do domu viesť niekoľko internetových káblov. Teraz si môžete napríklad zakúpiť jeden Wi-Fi router a pripojiť k nemu internetový kábel. Všetky miniaplikácie zariadení, ktoré podporujú pripojenie k sieti Wi-Fi, majú teda prístup na internet.

Malé firmy a veľké korporácie využívajú pri svojej práci pokrytie Wi-Fi. Táto technológia sa stáva dostupnou takmer na každom mieste: v kaviarňach a reštauráciách, klinikách, verejnej doprave, nákupných centrách, súkromných bytoch a domoch. S technológiou WiFi sieť hry z celého sveta sa môžu okamžite pripojiť k rovnakému serveru a hrať čo najrýchlejšie, prakticky bez straty dát na oboch stranách.

Vplyv Wi-Fi sietí na ľudské telo

Existuje teória, že vlny vyžarované pokrytím Wi-Fi nepriaznivo ovplyvňujú nervový systém a ľudské telo ako celok. Názory odborníkov na túto teóriu sú rozdelené: niektorí tvrdia, že žiarenie môže spôsobiť zmeny v tele na bunkovej úrovni, iní sa domnievajú, že Wi-Fi nie je škodlivé.

Najpresnejšia štúdia o účinkoch Wi-Fi na náš organizmus ukázala, že žiarenie nás ovplyvňuje 10 000-krát menej ako žiarenie, ktoré vydáva samotná obyčajná mikrovlnná rúra. Expozícia z 25 smerovačov súčasne je ekvivalentná expozícii z jedného smartfónu.

Osoba môže dostať silnejšiu expozíciu z monitora počítača. Tieto príklady naznačujú, že Wi-Fi prenáša určité množstvo žiarenia, ale je to oveľa menej ako iné zariadenia, ktoré používame každý deň. Nemali by ste však zanedbávať základné bezpečnostné pravidlá: Wi-Fi router neumiestňujte blízko miesta, kde spíte a ak je to možné, na noc ho vypnite.

Protokol Bezdrôtová vernosť bol navrhnutý, na pomyslenie desivé, v roku 1996. Najprv poskytoval používateľovi minimálnu rýchlosť prenosu dát. Ale asi po každých troch rokoch nové štandardy wifi. Zvýšili rýchlosť príjmu a prenosu dát a mierne zväčšili aj šírku pokrytia. Každý novú verziu protokol je označený jedným alebo dvoma latinskými písmenami za číslami 802.11 . Niektoré štandardy Wi-Fi sú vysoko špecializované – v smartfónoch neboli nikdy použité. Budeme hovoriť len o tých verziách protokolu prenosu údajov, o ktorých bežný používateľ potrebuje vedieť.

Úplne prvý štandard nemal žiadne písmenové označenie. Narodil sa v roku 1996 a používal sa asi tri roky. Dáta vzduchom pomocou tohto protokolu boli stiahnuté rýchlosťou 1 Mbps. Podľa moderných štandardov je to extrémne malé. Pamätajme však, že prístup k „veľkému“ internetu z prenosných zariadení vtedy neprichádzal do úvahy. V tých rokoch sa ešte nerozvinul ani WAP, internetové stránky, ktoré len zriedka vážili viac ako 20 Kb.

Vo všeobecnosti vtedy nikto nedocenil výhody novej technológie. Štandard sa používal na prísne špecifické účely - na ladenie zariadení, vzdialenú konfiguráciu počítača a ďalšie triky. Bežní používatelia v tých časoch mohli len snívať o mobilnom telefóne a slovách „ bezdrôtový prenosúdaje“ im bolo jasné až po niekoľkých rokoch.

Nízka popularita však nebránila vývoju protokolu. Postupne sa začali objavovať zariadenia, ktoré zvyšovali výkon modulu na prenos dát. Rýchlosť pri rovnakej verzii Wi-Fi sa zdvojnásobila – až 2 Mbps. Ale bolo jasné, že toto je limit. Preto Aliancia WiFi(združenie niekoľkých veľkých spoločností, vytvorené v roku 1999). nový štandard, čo by zabezpečilo vyššiu priepustnosť.

WiFi 802.11a

Prvým vytvorením Wi-Fi Alliance bol protokol 802.11a, ktorý sa tiež nestal veľmi populárnym. Jeho rozdiel bol v tom, že technika mohla využívať frekvenciu 5 GHz. V dôsledku toho sa rýchlosť prenosu dát zvýšila na 54 Mbps. Problém bol v tom, že tento štandard bol nekompatibilný s predtým používanou frekvenciou 2,4 GHz. V dôsledku toho museli výrobcovia inštalovať duálny transceiver, aby bola zabezpečená prevádzka siete na oboch frekvenciách. Musím povedať, že toto vôbec nie je kompaktné riešenie?

V smartfónoch a mobilných telefónoch sa táto verzia protokolu prakticky nepoužívala. Vysvetľuje to skutočnosť, že asi po roku vyšlo oveľa pohodlnejšie a populárnejšie riešenie.

WiFi 802.11b

Pri návrhu tohto protokolu sa tvorcovia vrátili k frekvencii 2,4 GHz, ktorá má nepopierateľnú výhodu – širokú oblasť pokrytia. Inžinierom sa podarilo zabezpečiť, aby sa gadgety naučili prenášať dáta rýchlosťou od 5,5 do 11 Mbps. podpora tento štandard okamžite začali prijímať všetky smerovače. Postupne sa takéto Wi-Fi začalo objavovať v obľúbených prenosných zariadeniach. Jeho podporou sa mohol pochváliť napríklad smartfón E65. Dôležité je, že Wi-Fi Alliance zaistila kompatibilitu s úplne prvou verziou štandardu, vďaka čomu prešlo prechodné obdobie úplne bez povšimnutia.

Až do konca prvej dekády roku 2000 to bol protokol 802.11b, ktorý používali mnohé technológie. Rýchlosti, ktoré poskytovali, boli dostatočné pre smartfóny, prenosné herné konzoly a notebooky. Podporujte tento protokol a takmer všetky moderné smartfóny. To znamená, že ak máte v izbe veľmi starý router, ktorý nedokáže prenášať signál pomocou modernejších verzií protokolu, smartfón stále rozpozná sieť. Aj keď s rýchlosťou prenosu dát určite nebudete spokojní, odteraz používame úplne iné štandardy rýchlosti.

WiFi 802.11g

Ako ste už pochopili, táto verzia protokolu je spätne kompatibilná s predchádzajúcimi. Vysvetľuje to skutočnosť, že prevádzková frekvencia sa nezmenila. Inžinierom sa zároveň podarilo zvýšiť rýchlosť prijímania a odosielania dát až na 54 Mbps. Štandard bol vydaný v roku 2003. Nejaký čas sa táto rýchlosť zdala dokonca nadbytočná, takže mnohí výrobcovia mobilných telefónov a smartfónov ju implementovali pomaly. Prečo je potrebný taký rýchly prenos dát, ak množstvo vstavanej pamäte v prenosných zariadeniach bolo často obmedzené na 50-100 MB a na malej obrazovke sa jednoducho nezobrazovali plnohodnotné internetové stránky? Napriek tomu si protokol postupne získal popularitu, najmä vďaka notebookom.

WiFi 802.11n

Najambicióznejšia aktualizácia normy prebehla v roku 2009. Zrodil sa protokol Wi-Fi 802.11n. V tom momente sa už smartfóny naučili kvalitne zobrazovať ťažký webový obsah, takže nový štandard prišiel vhod. Jeho odlišnosti od predchodcov spočívali vo zvýšenej rýchlosti a teoretickej podpore frekvencie 5 GHz (zároveň nezmizlo ani 2,4 GHz). Po prvýkrát bola do protokolu zavedená technologická podpora MIMO. Spočíva v podpore príjmu a prenosu dát súčasne cez niekoľko kanálov (v tomto prípade cez dva). To teoreticky umožnilo dosiahnuť rýchlosť 600 Mbps. V praxi len málokedy prekročila 150 Mbps. Prítomnosť rušenia na ceste signálu od smerovača k prijímaciemu zariadeniu ovplyvnila a mnohé smerovače stratili podporu MIMO, aby ušetrili peniaze. Rovnako ako lacné zariadenia stále nedostali príležitosť pracovať na frekvencii 5 GHz. Ich tvorcovia vysvetlili, že frekvencia 2,4 GHz v tom momente ešte nebola silne zaťažená, a teda kupujúci routera vlastne o nič neprišli.

Štandard Wi-Fi 802.11n sa stále aktívne využíva. Aj keď mnohí používatelia už zaznamenali množstvo jeho nedostatkov. Po prvé, kvôli frekvencii 2,4 GHz nepodporuje kombinovanie viac ako dvoch kanálov, a preto sa nikdy nedosiahne teoretický rýchlostný limit. Po druhé, v hoteloch, nákupných centrách a iných preplnených miestach sa kanály začnú navzájom prekrývať, čo spôsobuje rušenie – internetové stránky a obsah sa načítavajú veľmi pomaly. Všetky tieto problémy boli vyriešené vydaním ďalšej normy.

WiFi 802.11ac

V čase písania tohto článku je to najnovší a najrýchlejší protokol. Ak predchádzajúci Typy Wi-Fi pracovalo hlavne na frekvencii 2,4 GHz, ktorá má množstvo obmedzení, potom sa tu používa striktne 5 GHz. Tým sa šírka pokrytia znížila takmer na polovicu. Rozhodujú však výrobcovia smerovačov tento problém inštalácia smerových antén. Každý z nich vysiela signál svojim smerom. Niektorí ľudia to však budú stále považovať za nepohodlné z nasledujúcich dôvodov:

• Smerovače sú objemné, pretože obsahujú štyri alebo dokonca viac antén;
• Odporúča sa nainštalovať smerovač niekde v strede medzi všetkými obsluhovanými priestormi;
• Smerovače s podporou 802.11ac Wi-Fi spotrebujú viac elektriny ako staršie a lacné modely.

Hlavnou výhodou nového štandardu je desaťnásobné zvýšenie rýchlosti a vylepšená podpora technológie MIMO. Odteraz je možné kombinovať až osem kanálov! Výsledkom je teoretický dátový tok 6,93 Gbps. V praxi sú rýchlosti oveľa nižšie, ale aj tie úplne postačujú na sledovanie nejakého 4K filmu online na zariadení.

Niektorým ľuďom sa zdajú možnosti nového štandardu nadbytočné. Preto mnohí výrobcovia neimplementujú jeho podporu v . Protokol nie vždy podporujú ani dosť drahé zariadenia. Je napríklad zbavený podpory (2016), ktorú ani po znížení cenovky nemožno pripísať segmentu rozpočtu. Zistenie, ktoré štandardy Wi-Fi váš smartfón alebo tablet podporuje, je dosť jednoduché. Ak to chcete urobiť, pozrite si jeho plnú verziu technické údaje online alebo spustiť .

Predtým dnes s najväčšou pravdepodobnosťou ste si predstavovali bezdrôtovú sieť ako súbor čiernych skriniek, ktoré môžete používať bez toho, aby ste vedeli, ako fungujú. To nie je prekvapujúce, pretože takto väčšina ľudí súvisí so všetkými technológiami, ktoré ich obklopujú. Najmä pri pripájaní notebooku do siete sa netreba obávať technických požiadaviek špecifikácie 802.11b. V ideálnom prípade (ha!) by mal fungovať ihneď po zapnutí napájania.

Ale dnes bezdrôtová sieť sa radikálne líši od rádia, ktoré sa používalo na začiatku 20. storočia. Vtedy neexistovala žiadna technológia na prenos dát a nastavenie bežného rádiového prijímača zabralo veľa času.

Takže tí, ktorí mali predstavu o tom, čo sa deje za panelom Bakeliic-Dilecto, mohli využívať rádiové zariadenie efektívnejšie ako tí, ktorí očakávali, že jednoducho zapnú prepínač.

Aby ste z technológie bezdrôtovej siete vyťažili maximum, je stále dôležité presne pochopiť, čo sa deje vo vnútri zariadenia (alebo v tomto prípade vo vnútri každého zo zariadení, ktoré tvoria sieť). Táto kapitola popisuje štandardy a špecifikácie pre správu bezdrôtových sietí a vysvetľuje, ako sa údaje prenášajú cez sieť z jedného počítača do druhého.

Keď sieť funguje správne, možno ju používať bez premýšľania o všetkých vnútorných záležitostiach: stačí kliknúť na niekoľko ikon na obrazovke počítača a ste online. Ale keď navrhujete a tvoríte nová sieť alebo keď chcete zlepšiť efektivitu existujúceho, môže byť dôležité vedieť, ako sa údaje dostávajú z jedného miesta na druhé. A ak sieť stále nefunguje správne, na vykonanie akejkoľvek diagnostiky budete musieť poznať základy technológie prenosu údajov. Každý Nová technológia prechádza fázou ladenia (obr. 1.1).

Ryža. 1.1

Na prenose údajov cez bezdrôtovú sieť sa podieľajú tri prvky: rádiové signály, formát údajov a štruktúra siete. Každý z týchto prvkov je nezávislý od ostatných dvoch, takže keď navrhujete novú sieť, musíte sa zaoberať všetkými tromi. Z pohľadu kamaráta referenčný model OSI ( otvorené terns prepojenie- interakcia otvorené systémy) rádiové signály fungujú na fyzickej vrstve a dátový formát riadi niekoľko z nich horné úrovne. Štruktúra siete zahŕňa adaptéry rozhrania a základňové stanice, ktoré vysielajú a prijímajú rádiové signály.

V bezdrôtovej sieti konvertujú adaptéry na každom počítači digitálne dáta na rádiové signály, ktoré prenášajú do iných sieťových zariadení. Tiež konvertujú prichádzajúce rádiové signály z externých sieťových prvkov späť na digitálne dáta. IEEE ( Ústav elektrotechnických a elektronických inžinierov- Institute of Electrical and Electronics Engineers) vyvinul súbor noriem a špecifikácií pre bezdrôtové siete s názvom „IEEE 802.11“, ktorý definuje formu a obsah týchto signálov.

Základný štandard 802.11 (bez „b“ na konci) bol prijatý v roku 1997.

Zameral sa na niekoľko bezdrôtových médií: dva typy rádiového prenosu (ktoré si predstavíme neskôr v tejto kapitole) a siete využívajúce infračervené žiarenie. Najnovší štandard 802.11b poskytuje ďalšie špecifikácie pre bezdrôtové pripojenie Ethernetové siete. Súvisiaci dokument IEEE 802.11a popisuje bezdrôtové siete, ktoré pracujú pri vyšších rýchlostiach a iných rádiových frekvenciách. Ďalšie štandardy rádiových sietí 802.11 so súvisiacou dokumentáciou sa tiež pripravujú na zverejnenie.

Jednoznačne najpoužívanejšou špecifikáciou je 802.11b. Je to de facto štandard používaný takmer v každej ethernetovej sieti a pravdepodobne ste sa s ním stretli v kanceláriách, na verejných miestach a vo väčšine vnútorných sietí. Stojí za to venovať pozornosť vývoju ďalších štandardov, ale v súčasnosti je 802.11b najvhodnejší na použitie, najmä ak očakávate pripojenie k sieťam, v ktorých nemôžete ovládať všetky zariadenia sami.

Poznámka

Hoci bezdrôtové siete prezentované v tejto knihe primárne vyhovujú štandardu 802.11b, väčšina informácií sa týka iných typov sietí 802.11.

V štandardoch bezdrôtových sietí je potrebné mať na pamäti dve hlavné skratky: WECA a Wi-Fi. WECA ( Wireless Ethernet Compatibility Alliance Wireless Ethernet Interoperability Alliance je priemyselná skupina, ktorá zahŕňa všetkých hlavných výrobcov zariadení 802.11b. Ich poslaním je otestovať a zabezpečiť, aby bezdrôtové sieťové zariadenia všetkých členských spoločností mohli spolupracovať na rovnakej sieti, a propagovať siete 802.11 ako celosvetový štandard pre bezdrôtové siete. Marketingové talenty z WECA priateľsky pomenovali špecifikáciu 802.11 Wi-Fi (skratka pre Bezdrôtová vernosť- bezdrôtová kvalita) a zmenili svoj vlastný názov na Aliancia WiFi(Wi-Fi Alliance).

Dvakrát do roka Aliancia vykonáva „analýzu kompatibility“, v ktorej inžinieri mnohých výrobcov potvrdzujú, že ich zariadenia budú primerane interagovať so zariadeniami od iných dodávateľov. Sieťové zariadenie s logom Wi-Fi je certifikované, aby spĺňalo príslušné normy a prešlo testami interoperability. Na obr. 1.2 zobrazuje logo Wi-Fi na sieťových adaptéroch od dvoch rôznych výrobcov.

Ryža. 1.2

Siete 802.11b fungujú v špeciálnom rádiovom frekvenčnom pásme 2,4 GHz, ktoré je vo väčšine krajín sveta vyhradené pre nelicencované rádiové služby bod-bod s prideľovaním spektra.

Bez licencie znamená, že ktokoľvek používa zariadenie, ktoré spĺňa špecifikácie, môže vysielať a prijímať rádiové signály na týchto frekvenciách bez získania licencie na prevádzkovanie rádiovej stanice. Na rozdiel od väčšiny rozhlasových služieb, ktoré vyžadujú exkluzívnu licenciu na frekvenciu pre jednotlivého používateľa alebo skupinu používateľov a ktoré obmedzujú používanie danej frekvencie na konkrétnu službu, je nelicencovaná služba verejná a každý má rovnaké práva na rovnaké spektrum. Teoreticky umožňuje rádiová technológia s rozprestretým spektrom koexistenciu s inými používateľmi (v rozumných medziach) bez výrazného vzájomného rušenia.

rádiová služba z bodu do bodu ( bod k bodu) spravuje komunikačný kanál, ktorý prenáša informácie z vysielača do jedného prijímača. Opakom takéhoto spojenia je vysielanie ( vysielať) služba (napríklad rozhlasová alebo televízna stanica), ktorá súčasne vysiela rovnaký signál veľkému počtu prijímačov.

Rozšírené spektrum ( rozšírené spektrum) označuje množstvo spôsobov prenosu jedného rádiového signálu pomocou relatívne širokého segmentu rádiového spektra. Bezdrôtové ethernetové siete používajú dva rôzne rádiové prenosové systémy s rozprestretým spektrom nazývané FHSS (Frequency Spread Spectrum) a DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). Niektoré staršie siete 802.11 používajú pomalší systém FHSS, ale súčasná generácia bezdrôtových ethernetových sietí 802.11ba 802.11a používa DSSS.

V porovnaní s inými typmi signálov využívajúcich samostatný úzky kanál poskytuje rádio s rozprestretým spektrom niekoľko dôležitých výhod. Rozptýlené spektrum je viac než dostatočné na to, aby prenášalo dodatočný výkon, takže rádiové vysielače môžu pracovať s veľmi nízkym výkonom. Pretože fungujú v relatívne širokom frekvenčnom rozsahu, sú menej náchylné na rušenie inými rádiovými signálmi a elektrickým šumom. To znamená, že signály môžu byť použité v prostrediach, kde nie je možné akceptovať a rozpoznať tradičný úzkopásmový typ, a keďže frekvenčne rozptýlený signál prechádza mnohými kanálmi, je pre neautorizovaného účastníka mimoriadne ťažké zachytiť a dekódovať jeho obsah.

Technológia rozprestretého spektra má zaujímavý príbeh. Vynašla ho herečka Heidi Lamarr ( Hedy Lamarrová) a americký avantgardný skladateľ George Antheil ( George Antheil) ako „tajný komunikačný systém“ na komunikáciu s rádiom riadenými torpédami, ktorý nemal byť rušený nepriateľom. Pred vystúpením v Hollywoode sa Lamarrová vydala za dodávateľa munície v Rakúsku, kde sa na večierkoch s klientmi svojho manžela dopočula o problémoch s torpédom. O niekoľko rokov neskôr, počas druhej svetovej vojny, prišla s konceptom zmeny rádiových frekvencií, aby čelila rušeniu.

Antheil sa preslávil tým, že tento nápad fungoval. Jeho najobľúbenejšou skladbou bolo dielo „Balet“ Mechanics “( Baletný mechanik), ktorého partitúru tvorilo 16 klaviristov, dve letecké vrtule, štyri xylofóny, štyri basové bubny a siréna. Použil rovnaký druh mechanizmu, ktorý predtým používal s klaviristami na synchronizáciu rádiových frekvencií pri prenose s rozprestretým spektrom. Pôvodný systém perforovanej papierovej pásky mal 88 rôznych rádiových kanálov, jeden pre každý z 88 klávesov klavíra.

Teoreticky by sa rovnaký spôsob dal použiť aj na prenos hlasu a dát, no v časoch elektrónok, papierových pások a mechanickej synchronizácie bol celý proces príliš komplikovaný na to, aby sa dal reálne vytvoriť a použiť. Do roku 1962 v pevnom stave elektronické komponenty nahradili elektrónky a klavírne klávesnice a táto technológia bola použitá na lodiach amerického námorníctva na tajnú komunikáciu počas kubánskej krízy. Dnes sa v americkom satelitnom komunikačnom systéme používa rádio s rozprestretým spektrom. vzdušné sily Milstar Space Command v digitálnej podobe mobilné telefóny a bezdrôtové siete.

Pôvodný vývoj rádia s rozprestretým spektrom Lamarra a Antheila bol založený na systéme frekvenčného posunu. Ako už názov napovedá, technológia FHSS rozdeľuje rádiový signál na malé segmenty a ten v priebehu jednej sekundy opakovane „skáče“ z jednej frekvencie na druhú pri prenose dát týchto segmentov. Vysielač a prijímač používajú model synchronizovaného posunu, ktorý určuje poradie, v ktorom sa používajú rôzne subkanály.

Systémy založené na FHSS maskujú rušenie od iných používateľov pomocou nízkopásmového nosného signálu, ktorý mení frekvenciu niekoľkokrát za sekundu. Ďalšie páry vysielačov a prijímačov môžu súčasne používať rôzne offsetové modely na rovnakej sade subkanálov. V každom danom čase je pravdepodobné, že každý prenos použije svoj vlastný subkanál, takže medzi signálmi nedochádza k interferencii. Keď dôjde ku kolízii, systém znova odošle rovnaký paket, kým prijímač nedostane správnu kópiu a nepošle potvrdenie späť do vysielacej stanice.

Pre bezdrôtové dátové služby je nelicencované pásmo 2,4 GHz rozdelené na 75 subkanálov so šírkou 75 MHz. Pretože každý skok vo frekvencii bude predstavovať malé oneskorenie dátového toku, prenos založený na FHSS je relatívne pomalý.

Technológia DSSS využíva techniku ​​nazývanú 11-znaková Barkerova sekvencia ( barker). Každá komunikácia pomocou DSSS využíva iba jeden kanál bez akýchkoľvek skokov medzi frekvenciami. Ako je znázornené na obr. 1.3 využíva DSSS väčšiu šírku pásma, ale menší výkon ako tradičný signál. digitálny signál vľavo je konvenčný prenos, v ktorom je výkon sústredený v úzkom frekvenčnom pásme. Signál DSSS vľavo využíva rovnaké množstvo energie, ale túto energiu rozdeľuje na širší rozsah rádiových frekvencií. Je zrejmé, že 22 MHz kanál DSSS je širší ako 1 MHz kanály používané v systémoch FHSS.

Vysielač DSSS rozbije každý bit v pôvodnom dátovom toku do série binárnych bitových vzorov nazývaných čipy a odošle ich do prijímača, ktorý z čipov zrekonštruuje dátový tok identický s originálom.

Keďže najväčšie rušenie pravdepodobne zaberá užšiu šírku pásma ako signál DSSS a každý bit je rozdelený na viacero čipov, prijímač zvyčajne dokáže identifikovať šum a zrušiť ho pred dekódovaním signálu.

Podobne ako v prípade iných sieťových protokolov DSSS si bezdrôtová komunikácia vymieňa správy handshake ( podanie ruky) v každom dátovom pakete, aby ste potvrdili, že prijímač dokáže rozpoznať každý paket. Štandardná rýchlosť prenosu dát v DSSS 802.11b je 11 Mbps. Keď kvalita signálu klesne, vysielač a prijímač použijú proces nazývaný dynamické posúvanie rýchlosti ( dynamického posunu rýchlosti), aby sa znížila na 5,5 Mbps. Rýchlosť môže byť znížená v dôsledku zdroja elektrického šumu v blízkosti prijímača alebo preto, že vysielač a prijímač sú príliš ďaleko od seba. Ak je 5 Mbps stále príliš vysoká na ovládanie spojenia, rýchlosť opäť klesne na 2 Mbps alebo dokonca 1 Mbps.

Ryža. 1.3

Podľa medzinárodnej dohody má byť časť rádiového frekvenčného spektra okolo 2,4 GHz vyhradená pre nelicencované priemyselné, vedecké a medicínske služby vrátane bezdrôtových sietí na prenos údajov v šírom spektre. Orgány v rôznych krajinách však akceptujú mierne odlišné frekvenčné pásma na presné prideľovanie frekvencií. V tabuľke. 1.1 ukazuje frekvenčné rozloženie vo viacerých zónach.

Tabuľka 1.1. Nelicencované rozprestreté spektrum 2,4 GHz pridelenie frekvencie

Región - Frekvenčný rozsah, GHz

Severná Amerika - 2,4000 2,4835 GHz

Európa - 2,4000 2,4835 GHz

Francúzsko - 2,4465 2,4835 GHz

Španielsko - 2,445 2,475 GHz

Japonsko - 2,471 2,497 GHz

Ktorýkoľvek z krajín sveta, ktoré nie sú zahrnuté v tejto tabuľke, tiež používa jeden z týchto rozsahov. Mierne rozdiely v distribúcii frekvencií nie sú zvlášť dôležité (pokiaľ neplánujete vysielať cez hranice medzi Francúzskom a Španielskom alebo niekým rovnako iným), pretože väčšina sietí funguje úplne v rámci tej istej krajiny alebo regiónu a normálne pokrytie signálom je zvyčajne v rozmedzí niekoľkých stoviek metrov. Existuje tiež dostatočné prekrývanie medzi rôznymi vnútroštátnymi normami, aby bolo možné legálne prevádzkovať rovnaké zariadenie kdekoľvek na svete. Keď ste v zahraničí, sieťový adaptér môžete nastaviť na iné číslo kanála, ale takmer vždy je možné pripojiť sa k sieti v dosahu vášho adaptéra.

V Severnej Amerike používajú zariadenia Wi-Fi 11 kanálov. Iné krajiny povoľujú 13 kanálov, Japonsko má 14 a Francúzsko len 4. Našťastie je súbor čísel kanálov rovnaký na celom svete, takže kanál číslo 9 v New Yorku používa presne rovnakú frekvenciu ako kanál č. 9 v Tokiu alebo Paríž. V tabuľke. 1.2 zobrazuje kanály rôznych krajín a regiónov.

Kanada a niektoré ďalšie krajiny používajú rovnaké prideľovanie kanálov ako Spojené štáty americké.

Tabuľka 1.2. Pridelenie bezdrôtového ethernetového kanála

Kanál – frekvencia (MHz) a umiestnenie

1 - 2412 (USA. Európa a Japonsko)

2 - 2417 (USA, Európa a Japonsko)

3 - 2422 (USA, Európa a Japonsko)

4 - 2427 (USA. Európa a Japonsko)

5 - 2432 (USA, Európa a Japonsko)

6 - 2437 (USA. Európa a Japonsko)

7 - 2442 (USA, Európa a Japonsko)

8 - 2447 (USA, Európa a Japonsko)

9 - 2452 (USA, Európa a Japonsko)

10 – 2457 (USA, Európa, Francúzsko a Japonsko)

11 - 2462 (USA, Európa, Francúzsko a Japonsko)

12 - 2467 (Európa, Francúzsko a Japonsko)

13 - 2472 (Európa, Francúzsko a Japonsko)

14 - 2484 (iba Japonsko)

Ak si nie ste istí, ktoré kanály sa používajú v konkrétnej krajine, overte si u miestnej samosprávy požadované informácie alebo použite kanály 10 alebo 11, ktoré sú všade legálne.

Všimnite si, že frekvencia definovaná pre každý z týchto kanálov je v skutočnosti stredná frekvencia 22 MHz kanála. Preto každý kanál prekrýva niekoľko ďalších nad a pod ním. Celé pásmo 2,4 GHz má priestor iba pre tri neprekrývajúce sa kanály, takže ak vaša sieť beží napríklad na kanáli štyri a váš sused používa kanál päť alebo šesť, každá sieť bude detekovať signály z druhej siete ako rušenie. Obidve siete budú fungovať, ale efektivita (premietnutá do rýchlosti prenosu dát) nebude optimálna.

Ak chcete minimalizovať tento druh rušenia, pokúste sa koordinovať používanie kanálov s blízkymi správcami siete. Ak je to možné, každá sieť by mala používať kanály, ktoré sú oddelené aspoň 25 MHz alebo šiestimi kanálmi. Ak sa snažíte eliminovať rušenie medzi dvoma sieťami, použite jeden kanál s vysokým číslom a druhý s nízkym číslom. V prípade troch kanálov, najlepšia voľba bude #1, 6 a 11, ako je znázornené na obr. 1.4. Pri prevádzke na viac ako troch sieťach sa budete musieť zmieriť s určitým množstvom rušení, ktoré však môžete minimalizovať priradením nového kanálu medzi existujúci pár.

Ryža. 1.4.

V praxi sú veci trochu jednoduchšie. Efektívnosť svojej siete môžete optimalizovať tak, že sa budete držať ďalej od kanála, ktorý používa niekto iný, ale aj keď ste vy a váš sused na susedných kanáloch, siete môžu fungovať takmer normálne. Je pravdepodobnejšie, že sa stretnete s problémami s rušením iných zariadení využívajúcich pásmo 2,4 GHz, ako napr bezdrôtové telefóny a mikrovlnné rúry.

Špecifikácie 802.11 a rôzne národné regulačné agentúry (ako napríklad Federal Communications Commission v Spojených štátoch amerických) tiež stanovujú limity na množstvo výkonu vysielača a zisk antény. bezdrôtové zariadenie ethernet. Jeho cieľom je obmedziť vzdialenosť, na ktorú môže prebiehať komunikácia, a tým umožniť viacerým sieťam pracovať na rovnakých kanáloch bez rušenia. Nižšie si povieme o spôsoboch, ako obísť tieto limity výkonu a rozšíriť dosah vašej bezdrôtovej siete bez porušenia zákona.

Máme teda súbor rádiových vysielačov a prijímačov, ktoré pracujú na rovnakých frekvenciách a používajú rovnaký druh modulácie (komunikačná modulácia je metóda pridávania niektorých informácií, ako sú hlas alebo digitálne dáta, do rádiovej vlny). Ďalším krokom je odoslanie niektorých sieťových údajov cez toto rádio. Na začiatok si načrtneme všeobecnú štruktúru počítačových údajov a metódy, ktoré sa používajú v sieti na ich prenos z jedného miesta na druhé. Toto je všeobecne známe, ale jeho predstavenie mi zaberie len pár strán. Potom bude pre vás jednoduchšie pochopiť, ako funguje bezdrôtová sieť.

Bity a bajty

Ako je známe, spracovávacie zariadenie počítača dokáže rozpoznať iba dva informačné stavy: buď je signál prítomný na vstupe zariadenia, alebo tam nie je. Tieto dve podmienky sa tiež označujú ako 1 a 0 alebo „zapnuté“ a „vypnuté“ alebo znamienko a medzera. Každá inštancia 1 alebo 0 sa nazýva bit.

Jednotlivé bity nie sú obzvlášť užitočné, ale keď ich spojíte osem do reťazca (na bajt), môžete získať 256 kombinácií. To stačí na priradenie rôznych sekvencií ku všetkým písmenám abecedy (malým aj veľkým), desiatim číslicam od 0 do 9, medzier medzi slovami a ďalším znakom, ako sú interpunkčné znamienka a niektoré písmená používané v cudzích abecedách. Moderný počítač rozpozná viacero 8-bitových bajtov súčasne. Po dokončení spracovania počítač použije rovnaký bitový kód. Výsledok môže byť výstup na tlačiareň, video displej alebo dátové prepojenie.

Vstupy a výstupy, o ktorých tu hovoríme, tvoria komunikačnú schému. Podobne ako počítačový procesor, aj dátový kanál dokáže rozpoznať naraz iba jeden bit. Buď je signál na linke prítomný, alebo nie je.

Na krátke vzdialenosti je možné posielať dáta cez kábel, ktorý prenáša osem (alebo násobok ôsmich) signálov paralelne cez samostatné káble. Je zrejmé, že paralelné pripojenie môže byť osemkrát rýchlejšie ako posielanie jedného bitu cez samostatný kábel, ale týchto osem káblov stojí osemkrát viac ako jeden. Keď posielate dáta na veľké vzdialenosti, dodatočné náklady môžu byť príliš vysoké. A pri použití existujúcich obvodov napr telefónne linky, musíte nájsť spôsob, ako poslať všetkých osem bitov cez ten istý kábel (alebo iné médium).

Riešením je posielať po jednom bite s niekoľkými extra bitmi a pauzami definujúcimi začiatok každého nového bajtu. Toto sa nazýva sériové spojenie, pretože odosielate bity jeden po druhom. Nezáleží na tom, aké stredné médium použijete na prenos bitov. Môžu to byť elektrické impulzy v drôte, dva rôzne zvukové signály, sekvencia blikajúcich svetiel, dokonca aj hromada poznámok pripevnených na nohách poštových holubov. Ale musíte mať spôsob, ako konvertovať výstup počítača na signály použiteľné prenosovým médiom a konvertovať ich späť na druhom konci.

Kontrola chýb

V ideálnom prenosovom reťazci bude signál prichádzajúci na jeden koniec presne rovnaký ako výstupný. Ale v reálnom svete takmer vždy existuje nejaká forma šumu, ktorá môže byť vložená do čistého pôvodného signálu. Šum je definovaný ako niečo pridané k pôvodnému signálu; môže to byť spôsobené úderom blesku, rušením z iného komunikačného kanála alebo uvoľneným spojením niekde v okruhu (napríklad dravý jastrab útočiaci na poštové holuby). Bez ohľadu na zdroj môže šum v kanáli poškodiť dátový tok. V dnešnom komunikačnom systéme bity pretekajú obvodom extrémne rýchlo – každú sekundu ich sú milióny – takže vystavenie čo i len zlomku sekundy šumu môže zničiť dostatok bitov na to, aby údaje stratili zmysel.

To znamená, že pre každý dátový tok musí byť povolená kontrola chýb. Počas kontroly chýb sa do každého bajtu pridá nejaký druh štandardnej informácie nazývanej kontrolný súčet. Ak prijímač zistí, že kontrolný súčet sa líši od zamýšľaného, ​​požiada vysielač o opätovné odoslanie rovnakého bajtu.

Poďakovanie

Samozrejme, počítač vytvárajúci správu alebo tok údajov sa nemôže jednoducho pripojiť k internetu a začať odosielať bajty. Najprv musí oznámiť zariadeniu na druhom konci, že je pripravené na odoslanie, a želaný cieľ je pripravený na príjem dát. Aby bolo možné túto výstrahu implementovať, sériu žiadostí o potvrdenie a odpovedí musí sprevádzať užitočné zaťaženie.

Postupnosť žiadostí môže vyzerať takto:

Zdroj: Ahoj destinácia! Mám pre vás nejaké údaje.

Destinácia: Dobre, zdroj, začnime. Som pripravený.

Zdroj: Tu začínajú dáta.

Zdroj: Dáta, dáta, dáta...

Zdroj: Bola to správa. Dostal si to?

Destinácia: Niečo som dostal, ale zdá sa, že je poškodený.

Zdroj: začínam odznova.

Zdroj: Dáta, dáta, dáta...

Zdroj: Podarilo sa vám to tentokrát?

Destinácia:Áno, mám. Pripravený na príjem ďalších údajov.

Hľadanie destinácie

Komunikácia cez priame fyzické spojenie medzi zdrojom a cieľom nevyžaduje pridanie žiadneho druhu adresy alebo informácie o smerovaní ako súčasť správy. Najprv môžete nastaviť pripojenie (uskutočnením telefonického hovoru alebo zapojením káblov do prepínača), ale potom bude pripojenie zachované, kým nedáte systému pokyn na odpojenie.

Tento typ pripojenia je vhodný na prenos hlasu a jednoduchých dát, ale nie je dostatočne efektívny pre digitálne dáta komplexná sieť, ktorý slúži mnohým zdrojom a destináciám, pretože neustále obmedzuje možnosti reťazca, aj keď cez kanál neprechádzajú žiadne dáta.

Alternatívou je zaslanie vašej správy na centrálnu ústredňu, ktorá ju uloží, kým nebude možná komunikácia s destináciou. Toto sa nazýva skladovací a prenosový systém. Ak bola sieť správne navrhnutá pre typ dát a veľkosť prevádzky systému, latencia bude zanedbateľná. Ak komunikačná sieť pokrýva veľkú oblasť, môžete poslať správu jednému alebo viacerým medziľahlým ústredniam skôr, než dosiahne konečnú adresu. Významnou výhodou tejto metódy je, že v jednom reťazci je možné prenášať viacero správ na základe „čo najskôr“.

Na ďalšie zlepšenie výkonu siete môžete správy väčšie ako ľubovoľná dĺžka rozdeliť na samostatné časti nazývané pakety. Pakety z viac ako jednej správy sa môžu posielať spolu na rovnakom okruhu, skombinovať s paketmi obsahujúcimi iné správy, keď prechádzajú ústredňami, a samoobnoviť v cieli. Každý dátový paket musí obsahovať nasledujúcu sadu informácií: cieľovú adresu pre paket, poradie tohto paketu vo vzťahu k ostatným v pôvodnom prenose atď. ) a druhý do cieľa (ako obnoviť dáta z balíka späť do pôvodnej správy).

Rovnaký vzor sa opakuje vždy, keď do komunikačného systému pridáte ďalšiu úroveň akcie. Každá úroveň môže k pôvodnej správe pripojiť ďalšie informácie a odstrániť tieto informácie, ak už nie sú potrebné. Počas odosielania správy z prenosného počítača bezdrôtovo cez kancelársku sieť a internetovú bránu do vzdialený počítač pripojený k inej sieti, možno pridať a odstrániť tucet alebo viac informácií predtým, ako príjemca prečíta pôvodný text. Dátový paket s adresou a riadiacimi informáciami v hlavičke pred obsahom správy, končiaci kontrolným súčtom, sa nazýva rámec. Káblové aj bezdrôtové siete rozdeľujú dátový tok na rámce, ktoré obsahujú rôzne formy informácií o handshake spolu s údajmi o užitočnom zaťažení.

Môže byť užitočné reprezentovať tieto bity, bajty, pakety a rámce ako digitálnu verziu listu, ktorý sa posiela cez komplexný doručovací systém.

1. Napíšete list a vložíte ho do obálky. Cieľová adresa sa nachádza na vonkajšej strane obálky.

2. List prinesiete na doručovacie oddelenie v práci, kde vám úradník vloží obálku do veľkej obálky Express Mail. Na veľkej obálke je uvedený názov a adresa kancelárie, kde adresát pracuje.

3. Poštový úradník odnesie veľkú obálku na poštu, kde ju iný úradník vloží do poštovej tašky a opečiatkuje vrece s umiestnením pošty slúžiacej adresátovi.

4. Visačky s poštou sa odvezú kamiónom na letisko, kde sa naložia do prepravného kontajnera spolu s ďalšími taškami doručenými do toho istého mesta, kde sa nachádza cieľová destinácia. Prepravný kontajner má štítok, ktorý hovorí, čo je vo vnútri.

5. Nakladače vynesú kontajner do lietadla.

6. V tomto bode sa list nachádza vo vašej obálke, ktorá je vo vnútri obálky Express Mail v listovom vrecku v kontajneri vo vnútri lietadla. Lietadlo letí na iné letisko, blízko mesta, kde sa nachádza destinácia.

7. Na cieľovom letisku pozemný tím vyloží kontajner z lietadla.

8. Sťahováci vyberú tašku z kontajnera a vložia ju do iného nákladného auta.

9. Nákladné auto prepraví tašku na poštu, ktorá sa nachádza vedľa sídla adresáta.

10. Na pošte vytiahne úradník z tašky veľkú obálku a odovzdá ju poštárovi.

11. Poštár doručí do kancelárie adresáta veľkú obálku Express Mail.

12. Úradník vyberie vašu obálku z obálky Express Mail a odnesie ju konečnému príjemcovi.

13. Adresát otvorí obálku a list si prečíta.

V každej fáze slúžia informácie na vonkajšej strane obalu ako návod, ako s obalom zaobchádzať, no manipulátora nezaujíma, čo je vo vnútri. Ani vy, ani osoba, ktorá si nakoniec prečíta váš list, nevidíte veľkú obálku Express Mail, listovú tašku, nákladné auto, kontajner alebo lietadlo, ale každý z týchto obchodov hrá dôležitú úlohu pri presúvaní vášho listu z jedného miesta na druhé. .

Namiesto obálok, tašiek a nádob elektronická správa používa dátové reťazce na upozornenie systému, ale nakoniec vyzerá úplne rovnako. V modeli siete OSI môže byť každá transportná vrstva reprezentovaná samostatnou vrstvou.

Našťastie sieťový softvér automaticky pridáva a odstraňuje všetky hlavičky, adresy, kontrolné súčty a ďalšie informácie, takže vy ani osoba, ktorá prijíma vašu správu, ich nevidíte. Každý prvok pridaný k pôvodným údajom však zväčšuje veľkosť balíka, rámu alebo iného úložiska. V dôsledku toho sa zvyšuje čas potrebný na prenos údajov cez sieť. Keďže nominálna prenosová rýchlosť zahŕňa všetky dodatočné informácie spolu s „užitočnými“ dátami, skutočná rýchlosť prenosu dát cez sieť je oveľa pomalšia.

Inými slovami, aj keď sa vaša sieť pripája rýchlosťou 11 Mbps, skutočná rýchlosť prenosu dát môže dosiahnuť len približne 6-7 Mbps.

Špecifikácia 802.11b definuje cestu pre pohyb dát cez fyzickú vrstvu (rádio). To sa nazýva vrstva riadenia prístupu k médiám- Media Access Control (MAC). MAC spravuje rozhranie medzi fyzická vrstva a zvyšok štruktúry siete.

Fyzická vrstva

V sieti 802.11 rádiový vysielač pridáva ku každému paketu 144-bitovú hlavičku vrátane 128 bitov, ktoré prijímač používa na synchronizáciu s vysielačom, a 16-bitové pole začiatku rámca. Potom nasleduje 48-bitová hlavička, ktorá obsahuje informácie o dátovej rýchlosti, dĺžke dát obsiahnutých v pakete a sekvencii kontroly chýb. Táto hlavička sa nazýva hlavička PHY, pretože riadi fyzickú vrstvu pri komunikácii.

Pretože hlavička určuje rýchlosť dát, ktoré za ňou nasledujú, synchronizačná hlavička sa vždy prenáša rýchlosťou 1 Mbps. Preto, aj keď sieť pracuje pri všetkých 11 Mbps, efektívna rýchlosť prenosu dát bude výrazne pomalšia. Najviac, čo môžete očakávať, je asi 85 % menovitej rýchlosti. Samozrejme, ďalšie typy doplnkov k dátovým balíkom skutočnú rýchlosť ďalej znižujú.

Táto 144-bitová hlavička bola zdedená z pomalých systémov DSSS a ponechaná v špecifikácii, aby sa zabezpečilo, že zariadenia 802.11b sú kompatibilné so staršími štandardmi. V skutočnosti to však nie je žiadnym spôsobom užitočné. Preto existuje voliteľná alternatíva použitia kratšej 72-bitovej synchronizačnej hlavičky. Pri krátkej hlavičke má synchronizačné pole 56 bitov v kombinácii so 16-bitovým poľom začiatku rámca použitým v dlhej hlavičke. 72-bitová hlavička nie je kompatibilná so starším hardvérom 802.11, ale na tom nezáleží, pokiaľ všetci hostitelia v sieti rozpoznávajú krátky formát hlavičky. Vo všetkých ostatných ohľadoch funguje krátky nadpis rovnako dobre ako dlhý.

Sieť potrebuje 192 ms na prenos dlhej hlavičky a iba 96 ms na krátku. Inými slovami, krátka hlavička uvoľní každý paket o polovicu dodatočných informácií. To má významný vplyv na skutočnú šírku pásma, najmä pre veci, ako je streamovanie zvuku, videa a internetové hlasové služby.

Niektorí výrobcovia štandardne používajú dlhý názov, iní krátky. Zvyčajne je možné dĺžku hlavičky zmeniť v konfigurácii softvér pre sieťové adaptéry a prístupové body.

Pre väčšinu používateľov je dĺžka hlavičky jedným z technických detailov, ktorým nerozumejú, rovnako ako podrobnosti o iných zariadeniach v sieti. Pred desiatimi rokmi, keď boli telefónne modemy najbežnejším spôsobom pripojenia jedného počítača k druhému, vždy, keď sme uskutočnili modemový hovor, museli sme sa starať o nastavenie „údajových bitov“ a „stop-bitov“. Možno sme nikdy nevedeli, čo je stop bit (čas, ktorý trvá starej mechanickej tlačiarni Teletype, kým sa vráti do nečinnosti po odoslaní alebo prijatí každého bajtu), ale vedeli sme, že to musí byť na oboch koncoch rovnaké.

Dĺžka hlavičky je podobným skrytým nastavením: mala by byť rovnaká na všetkých hostiteľoch v sieti, ale väčšina ľudí nevie alebo je jedno, čo to znamená.

úroveň MAC

Vrstva MAC riadi prevádzku v rádiovej sieti. Zabraňuje kolíziám a kolíziám údajov pomocou súboru pravidiel s názvom Carrier Sense Multiple Access a Collision Avoidance - Viacnásobný prístup Carrier Sense s predchádzaním kolíziám(CSMA/CA) a poskytuje funkcie zabezpečenia definované štandardom 802.11b. Ak je v sieti viac ako jeden prístupový bod, vrstva MAC spája každého sieťového klienta s prístupovým bodom, ktorý poskytuje najlepšiu kvalitu signálu.

Keď sa viac ako jeden uzol v sieti pokúša odoslať dáta súčasne, CSMA/CA požiada jeden z konfliktných uzlov, aby uvoľnil miesto a zopakuje to neskôr, čím umožní zostávajúcemu uzlu odoslať svoj paket. CSMA/CA funguje takto: keď je sieťový uzol pripravený na odoslanie paketu, počúva ďalšie signály. Ak sa nič nenájde, uzol prejde na náhodný (ale krátky) čas do režimu spánku a potom znova počúva. Ak signál stále nie je detekovaný, CSMA/CA odošle paket. Zariadenie prijímajúce paket skontroluje jeho integritu a prijímač odošle upozornenie. Keď však vysielací uzol neprijíma notifikácie, CSMA/CA predpokladá, že došlo ku kolízii s iným paketom a čaká dlhší časový interval a potom to skúsi znova.

CSMA/CA má tiež voliteľnú funkciu, ktorá nastavuje prístupový bod (most medzi bezdrôtovou sieťou a základnou káblovou sieťou) ako bod koordinátora, pričom uprednostňuje sieťový uzol, z ktorého sa pokúša odosielať časovo kritické typy údajov. , ako sú napríklad hlasové alebo streamované informácie.

Pri potvrdení autorizácie sieťového zariadenia na pripojenie k sieti môže vrstva MAC podporovať dva druhy autentifikácie: otvorenú autentifikáciu a autentifikáciu zdieľaným kľúčom. Keď konfigurujete svoju sieť, všetky uzly v sieti musia používať rovnaký druh autentifikácie.

Sieť podporuje všetky tieto upratovacie funkcie na vrstve MAC výmenou (alebo pokusom o výmenu) série riadiacich rámcov pred povolením odosielania údajov. Nainštaluje tiež niekoľko funkcií sieťového adaptéra:

- diéta. Sieťový adaptér podporuje dva režimy napájania: režim vždy zapnutý a režim výzvy s nízkou spotrebou. V prípade nepretržitého pohotovostného režimu je rádio vždy zapnuté a spotrebúva obvyklé množstvo energie. V ekonomickom režime dotazovania je rádio väčšinu času vypnuté, ale pravidelne požaduje od prístupového bodu nové správy. Ako už názov napovedá, Eco Polling znižuje spotrebu prúdu batérie v prenosných zariadeniach, ako sú počítače a PDA;

- Riadenie prístupu. Sieťový adaptér vynucuje riadenie prístupu a bráni neoprávneným používateľom v prístupe k sieti. Sieť 802.11b môže využívať dve formy správy: SSID (názov siete) a MAC adresu (jedinečný reťazec znakov, ktorý identifikuje každý uzol siete). Každý sieťový uzol musí mať naprogramované SSID, inak nebude prístupový bod komunikovať s týmto uzlom. Funkčná tabuľka MAC adresa môže obmedziť prístup k rádiovým zariadeniam, ktorých adresy sú v zozname;

- WEP šifrovanie. Sieťový adaptér riadi funkciu šifrovania s ekvivalentným káblovým zabezpečením - Drôtové ekvivalentné súkromie(WEP). Sieť môže používať 64-bitový alebo 128-bitový kľúč na šifrovanie a dešifrovanie údajov prechádzajúcich sieťou.

Ďalšie úrovne riadenia

Všetky dodatočné operácie poskytované štandardom 802.11 sa vykonávajú na fyzickej vrstve a vrstve MAC. Vyššie uvedené vrstvy riadia adresovanie a smerovanie, integritu údajov, syntax a formát údajov obsiahnutých v každom pakete. Pre tieto vrstvy nezáleží na tom, ako presúvajú pakety - po drôtoch, optických vedeniach alebo cez rádiový kanál. Preto môžete použiť 802.11b s akýmkoľvek druhom siete alebo sieťového protokolu. Rovnaké rádio dokáže spracovať TCP/IP, Novell NetWare a všetky ostatné sieťové protokoly integrované do Windows. Unix, MacOS a ďalšie Operačné systémy rovnako.

Po určení typu rádia a formátu údajov je ďalším krokom nastavenie štruktúry siete. Ako počítač využíva formát údajov a rádiové zariadenie na skutočnú výmenu údajov?

Siete 802.11b zahŕňajú dve kategórie rádiových zariadení: stanice a prístupové body. Stanica je počítač alebo iné zariadenie, ako napríklad tlačiareň, ktoré je pripojené k bezdrôtovej sieti prostredníctvom interného alebo externého adaptéra bezdrôtového sieťového rozhrania.

Prístupový bod je základňová stanica pre bezdrôtovú sieť a most medzi bezdrôtovou sieťou a tradičnou káblovou sieťou.

Sieťové adaptéry

Sieťové adaptéry pre stanice môžu mať niekoľko fyzických foriem:

Vymeniteľné PC karty, ktoré sa hodia do PCMCIA slotov na väčšine prenosných počítačov. Antény a stavové kontrolky na väčšine adaptérov na kartách PC sa pri otvorení slotu karty vysunú o palec (2,54 cm). Je to spôsobené potrebou zbaviť sa tienenia telom. Ostatné adaptéry na kartách PC majú konektory pre externé antény;

Interné sieťové adaptéry na kartách PCI, do ktorých sa vkladajú stolný počítač. Väčšina adaptérov PCI sú v skutočnosti konektory PCMCIA, ktoré používateľom umožňujú vložiť kartu PC do zadnej časti počítača. Niektoré sú však zabudované priamo do rozširujúcich kariet PCI. Ako alternatíva ku konektoru na zadnom paneli sú k dispozícii samostatné konektory PCMCIA od spoločnosti Actiontec a niektorých ďalších výrobcov, ktoré sa zapájajú do pozícií jednotiek na prednom paneli externého počítača;

Externé USB adaptéry. USB adaptéry sú často lepšou voľbou ako PC karty, pretože adaptér na konci kábla je takmer vždy jednoduchšie presunúť na miesto s lepším príjmom signálu z najbližšieho prístupového bodu;

Interné bezdrôtové adaptéry integrované do prenosných počítačov. Interné adaptéry sú moduly, do ktorých sa vkladajú základné dosky počítačov. Majú to isté vzhľad ako externé PC karty. Antény pre integrované rádiové zariadenia sú zvyčajne skryté vo vnútri skladacej počítačovej skrinky;

Odnímateľné adaptéry pre PDA a iné vreckové zariadenia;

Interné sieťové rozhrania zabudované do iných zariadení, ako sú súpravy internetovej telefónie a kancelárske alebo domáce spotrebiče.

Prístupové body

Prístupové body sú často kombinované s inými sieťové funkcie. Je možné nájsť samostatný prístupový bod, ktorý sa jednoducho zapojí do káblovej siete pomocou dátového kábla, ale existuje aj množstvo ďalších funkcií. Bežné konfigurácie prístupového bodu zahŕňajú:

Jednoduché základňové stanice s mostom na ethernetový port na pripojenie k sieti;

Základňové stanice, ktoré zahŕňajú prepínač, rozbočovač alebo smerovač s jedným alebo viacerými káblovými ethernetovými portami spolu s bezdrôtovým prístupovým bodom;

Širokopásmové smerovače, ktoré poskytujú most medzi káblovým modemom alebo portom DSL a bezdrôtovým prístupovým bodom;

Softvérové ​​prístupové body, ktoré používajú jeden z adaptérov rozhrania bezdrôtovej siete počítača ako základnú stanicu;

Distribučné brány podporujúce obmedzený počet aktívnych kanálov.

Ako je znázornené na obr. 1.5, fyzický dizajn prístupových bodov sa líši od jedného výrobcu k druhému. Niektoré vyzerajú ako priemyselné zariadenia určené na montáž mimo dohľadu – na polo- alebo na nenápadné miesto na stene; iné majú atraktívne „aerodynamické“ tvary, ktoré umožňujú ich umiestnenie na povrch konferenčného stolíka. Niektoré sú vybavené vstavanými anténami, zatiaľ čo iné majú trvalo pripojené krátke vertikálne bičové antény, zatiaľ čo iné si stále zachovávajú konektory externé antény(ktorý môže alebo nemusí byť súčasťou prístupového bodu). Bez ohľadu na veľkosť a tvar má každý prístupový bod rádio, ktoré odosiela a prijíma správy a dáta medzi sieťovými stanicami, a ethernetový port pripojený ku káblovej sieti.

Ryža. 1.5

Prevádzkové režimy

Siete 802.11b fungujú v dvoch režimoch: ako siete Ad-Hoc a ako siete infraštruktúry. Ako už názov napovedá, siete Ad-Hoc sú zvyčajne dočasné. Ad-nos-network je autonómna skupina staníc, ktoré fungujú bez toho, aby boli pripojené k ďalším veľká sieť alebo internet. Obsahuje dve alebo viac bezdrôtových staníc bez prístupových bodov alebo spojení so zvyškom sveta.

Ad-Hoc siete sa tiež nazývajú peer-to-peer a nezávislé základné sady služieb - Nezávislé sady základných služieb(IBSS). Na obr. Obrázok 1.6 zobrazuje jednoduchú sieť Ad-Hoc.

Infraštruktúrne siete majú jeden alebo viac prístupových bodov, takmer vždy pripojených ku káblovej sieti. Každá bezdrôtová stanica si vymieňa správy a dáta s prístupovým bodom, ktorý ich prenáša do iných uzlov v káblovej sieti. Akákoľvek sieť, ktorá vyžaduje káblové pripojenie cez prístupový bod k tlačiarni, súborovému serveru alebo internetovej bráne, je sieť infraštruktúry. Sieť infraštruktúry je znázornená na obr. 1.7.

Sieť infraštruktúry s iba jednou základňovou stanicou sa tiež nazýva základný súbor služieb - Základná servisná sada(BSS). Keď bezdrôtová sieť používa dva alebo viac prístupových bodov, štruktúra siete je rozšírený súbor služieb - Rozšírená sada služieb(ESS). Pamätáte si, ako bol technický názov ID siete spomenutý o niekoľko stránok vyššie ako SSID? Môžete tiež vidieť názov BSSID, ak má sieť iba jeden prístupový bod, alebo ESSID, ak existujú dva alebo viac prístupových bodov.

Ryža. 1.6

Práca v sieti s viac ako jedným prístupovým bodom (rozšírený súbor služieb) spôsobuje ďalšie technické ťažkosti. Po prvé, každá základňová stanica musí byť schopná spravovať údaje z konkrétnej stanice, aj keď sa táto nachádza v oblasti pokrytia niekoľkých prístupových bodov. Ak sa však stanica počas sieťovej relácie pohne alebo sa v blízkosti prvého prístupového bodu náhle vyskytne nejaký typ lokálneho rušenia, sieť musí udržiavať konektivitu medzi prístupovými bodmi.

Ryža. 1.7

Sieť 802.11b rieši tento problém tak, že priraďuje klientovi vždy iba jeden prístupový bod a ignoruje signály z iných staníc. Keď signál v jednom bode zoslabne a v inom zosilnie, alebo keď objem prevádzky núti sieť znovu vyvážiť záťaž, sieť opätovne priradí klienta k novému prístupovému bodu, ktorý môže poskytovať prijateľnú kvalitu služieb. Ak zistíte, že je to veľmi podobné tomu, ako sa systémy mobilných telefónov potulujú, máte úplnú pravdu; aj terminológia je zachovaná - in počítačové siete Tento princíp fungovania sa tiež nazýva roaming.

Rádiová komunikácia, dátová štruktúra a sieťová architektúra sú tri hlavné prvky, ktoré tvoria vnútornú štruktúru bezdrôtovej ethernetovej siete 802.11b. Rovnako ako komponenty väčšiny ostatných sietí (a v tomto kontexte väčšina inžinierskych zariadení), tieto prvky by mali byť úplne pochopené - ak používatelia v sieti môžu odosielať a prijímať správy, čítať súbory a vykonávať ďalšie operácie, nemali by sa obávať bezvýznamných podrobnosti.

Samozrejme to predpokladá, že sieť vždy funguje tak, ako má, a žiadny používateľ nemusí volať na helpdesk a pýtať sa, prečo si nemôže prečítať e-maily.

Teraz, keď ste si prečítali túto kapitolu, ste sa dozvedeli viac o tom, ako bezdrôtová sieť prenáša správy z bodu do bodu, a pravdepodobne pochopíte, že helpdesk vás žiada, aby ste sa uistili, že používate kanál #11, ktorý potrebujete zmeniť dĺžku hlavičky synchronizácie alebo že váš adaptér beží v režime infraštruktúry.

Poznámky:

Je zrejmé, že autor sa mýlil. Na kontrolu správnosti prijatého bajtu sa používa parita, kontrolný súčet sa používa na kontrolu blokov (skupín bajtov), ​​pretože veľkosť kontrolný súčet bude aspoň bajt a musí sa tiež preniesť. - Poznámka. vedecký vyd.