Vad ger wifi. Vi förstår vad Wi-Fi är – hur det skiljer sig från Ethernet. Grundläggande installation av ett WiFi-hemnätverk på en router

God dag.

Idag har alla moderna användare en uppfattning om vad Wi-Fi är. Men vet du allt om honom? I den här artikeln hittar du en förklaring av denna term, information om dess utseende, standarder, fördelar och nackdelar.

WiFi: vad är det?

Wi-Fi är ett sätt att överföra data över internet över korta avstånd utan att använda sladdar. Mer exakt är Wi-Fi en standard förg, på grundval av vilken lokala nätverk Trådlöst LAN.

Om du tittar djupt, är denna term inte Internet, som många människor tycker om det. Den visar varumärket för företaget som kom med denna teknik, Wi-Fi Alliance. Den är utvecklad baserat på IEEE 802.11-standarden, och alla enheter som överensstämmer med den kan testas i detta företag, som ett resultat - för att få ett certifikat och rätten att applicera Wi-Fi-logotypen.

Definition av termen

Förkortningen Wi-Fi kommer från Hi-Fi, som står för High Fidelity på engelska – high fidelity. Förkortningar är lika i ljud och väsen, så enligt utvecklarna bör användare ha en positiv association när de bekantar sig med en ny term.

De två första bokstäverna i den gömde det redan nämnda ordet Wireless, som betyder trådlöst. Men nu har begreppet Wi-Fi slagit rot i vårt samhälle så mycket att det inte längre betraktas som en förkortning, utan är en självständig term.

Användningsomfång

Tekniken uppfanns för att bära Internet där det inte är möjligt att dra sladdar: till exempel hus på avstånd från staden, byggnader av historiskt värde, etc. Men nu används Wi-Fi överallt. Med dess hjälp erbjuder olika företag och institutioner gratis internetåtkomst för att locka kunder och visa sin modernitet.

De flesta sätter en sådan accesspunkt hemma. Eftersom det låter dig ansluta till nätverket från olika prylar medan du är i täckningsområdet. Tack vare Wi-Fi finns det alltså ingen bindning till ett ställe, vilket är fallet med en stationär dator som en internetkabel är ansluten till.

När du svarar på frågan, vad är Wi-Fi, är det viktigt att förstå. Wi-Fi är inte internet som en typ, utan bara ett sätt att ansluta till en enhet som redan har tillgång till internet. Wi-Fi-teknik liknar (kommunikation med radiovågor). Det fungerar ungefär på samma sätt, men appliceras i en annan riktning.

Organisation av ett trådlöst nätverk

För att kunna använda trådlöst internet behöver du en enhet med lämplig mottagare (smarttelefon, surfplatta, bärbar dator, modem för en vanlig dator), en router och en etablerad anslutning till en tjänsteleverantör.

De tillhandahålls av enskilda organisationer eller mobiloperatörer. Genom att teckna avtal med dem installerar du en router hemma eller någon annanstans, som har en inbyggd radiomodul som tar emot och sänder en signal. En liknande enhet bör finnas i gadgeten från vilken du kommer åt Internet.

Som regel kopplas en kabel till leverantören. Men på platser där detta inte är möjligt överför tjänsteleverantörer Internet till kundens accesspunkt även via Wi-Fi. Men för detta måste deras router vara placerad i närområdet. Vilket är mycket kraftfullare än de som installeras av vanliga användare.

Förresten, istället för en router kan du använda din smartphone, som fungerar som ett modem om du använder internet Mobil operatör. Den här kopplingen kallas tjudra eller retas.

Nätverk utan router

Separat är det värt att lyfta fram Wi-Fi Direct-anslutningsstandarden. Vilket gör att två eller flera enheter kan interagera utan förmedling av en router. Vid den första anslutningen bestämmer prylarna själva vilken som ska vara åtkomstpunkten.

Denna teknik är relevant i de fall du till exempel behöver överföra ett dokument från en dator till en skrivare för utskrift. Eller så vill du se bilder från din telefon på en stor bildskärm utan hjälp av en sladd. Alltså med använder Wi-Fi Direkt kan du ställa in ett trådlöst hemnätverk.

Wi-Fi för- och nackdelar

Fördelarna är:

• Frånvaron av ledningar gör att du kan utöka omfattningen av Internet och minska kostnaderna för anslutning.
• Inte bunden till ett ställe.

• Du kan gå online inte bara med stationär dator men också från en mobil enhet.
• Flera användare kan ansluta till Internet samtidigt.
• Bred distribution och ett brett utbud av enheter certifierade av Wi-Fi Alliance.
• Kräver ett lösenord vid anslutning av en ny enhet, vilket säkerställer anslutningens säkerhet.

Nu till nackdelarna:

• Det finns ingen bindning till platsen – ja. Men det finns en bindning till signalkällan.
• På grund av det faktum att Bluetooth-enheter, mikrovågsugnar och annan utrustning också arbetar på 2,4 GHz-frekvensen enligt IEEE 802.11-standarden, kan kommunikationskvaliteten försämras.
• Även om signalen tränger igenom möbler och väggar, minskar hinder något dess kraft.
• Dåligt väder försämrar också nätverkets prestanda.

Som du redan vet är den grundläggande Wi-Fi-anslutningsstandarden IEEE 802.11, som definierar en uppsättning protokoll för den lägsta dataöverföringshastigheten. Den har många underarter, så det är för långt att lista allt.

Jag kommer att nämna de viktigaste:

• 11b. Dök upp 1999. Beskriver en högre hastighet än basen, men fortfarande otillräcklig med dagens standarder - 11 Mbps. Säkerhetsstandarden är också låg. Skyddad av WEP-krypteringsprotokoll, som inte har bra funktionalitet. Fungerar med en frekvens på 2,4 GHz. Nu används den praktiskt taget inte, förutom för utrustning som inte stöder andra standarder.
• 11a. Släpptes samma år som "b", men skiljer sig i frekvens (5 GHz) och hastighet (max 55 Mbps).
• 11 g. Den ersatte de två tidigare versionerna 2003. Är mer perfekt. Dess genomsnittliga hastighet är 55 Mbps, och när du använder enheter som stöder SuperG-teknik eller True MIMO-teknik kan den nå 125 Mbps. Säkerhetsnivån är också förbättrad tack vare WPA- och WPA2-protokollen.
• 11n. Den modernaste standarden, som dök upp 2009. Fungerar på både 2,4 GHz och 5 GHz, så är kompatibel med alla alternativen ovan. Den har en hög säkerhetsnivå, eftersom den är krypterad med samma protokoll som "g".

Det är allt för vad Wi-Fi är.

Glad internetsurfning.

Kärnan och principen för Wi-Fi

Bokstavligen betyder denna bokstavskombination "Internetnätverk med trådlös noggrannhet." I det inledande skedet av dess utveckling var denna kommunikationsmekanism endast tillgänglig för trådlösa lokala nätverk (det så kallade trådlösa LAN). Några år senare blev Wi-Fi tillgängligt inte bara för lokala nätverk.

Huvudfunktionen hos denna teknik är att den är bekväm att använda för stora nätverk, inom vilka det är opraktiskt att distribuera en stor mängd kabel. På grund av närvaron av trådlös kommunikationsstöd, förlorar inte kvaliteten och hastigheten på informationsöverföringen. I moderna trådlösa nätverk är hastigheten för informationsöverföring via Wi-Fi till och med flera gånger högre än hastigheten för system med en liknande mängd data som inte använder Wi-Fi.

Tack vare ett välorganiserat datahanteringssystem kan en användare som växlar mellan olika accesspunkter i samma system hålla sig ansluten till nätverket.

Med tillkomsten av trådlösa internetnätverk har våra liv förändrats. Nästan varje hus, butik, transport eller köpcentrum har minst en eller flera Wi-Fi-åtkomstpunkter. I slutet av 2015, många transportföretag i hela OSS lovar de att utrusta varje tunnelbane- och spårvagnsbil med en internetrouter. Ett snabbt växande Wi-Fi-täckningsnätverk kan stödja ett stort antal användare. Wi-Fi-tekniken hanterar hundratals terabyte data per dag och gör våra liv enklare genom att ge tillgång till en oavbruten ström av information runt om i världen. globalt nätverk Internet.

Under 2014, den internationella organisationen för utveckling av globala informationsteknik utvecklat och godkänt den senaste standarden för användning av Wi-Fi. Dess kod är IEEE 8o2.11ac. För närvarande distribueras inte routrar som fungerar enligt den senaste standarden i massproduktion, men den kontinuerliga processen för deras introduktion i våra liv har bara börjat. Standarden kan fungera vid en frekvens på över 5 GHz, denna frekvens bidrar till att signalstörningar blir nästan omärkliga.

Följande illustration hjälper dig att förklara mer i detalj vad Wi-Fi är. Det visar att alla Wi-Fi-router har sitt eget territorium för inflytande, inom vilket användare kan komma åt WWW med hjälp av sina enheter som har Wi-Fi-stöd.

De viktigaste fördelarna och nackdelarna med Wi-Fi-teknik

Bland fördelarna med Wi-Fi kan följande punkter särskiljas:

1. Möjligheten att organisera ett nätverk utan att använda en internetkabel, vilket minskar kostnaden för detta nätverk med flera gånger.
2. Mobil användning. Tekniken tillåter användare att ansluta till befintliga accesspunkter så snabbt som möjligt och ger snabb dataöverföring mellan klienten och servern.
3. Alla enheter ( personliga datorer, bärbara datorer, surfplattor, smartphones och andra enheter) som är anslutna till samma nätverk kan interagera med varandra och utbyta innehåll och information.

1. Den maximala territoriella täckningen för en Wi-Fi-åtkomstpunkt är hundra kilometer. Denna egenskap beror på det trådlösa nätverkets tekniska kapacitet.
2. Wi-Fi-routrar är mycket enkla att installera. De kräver ingen demontering om du plötsligt behöver byta plats på nätet eller byta bostadsort.
3. Wi-Fi är mycket bekvämt att använda på platser där det är oacceptabelt att lägga en stor mängd internetkabel. Det kan till exempel vara olika typer av museer, mässor eller utställningar. Alla organisationer av denna typ kräver kompetent organisation av sitt arbete, och det är Wi-Fi-teknik som kan ge dem en sådan möjlighet.

Bland de största nackdelarna är följande:

1. I det inledande skedet av att organisera ett Wi-Fi-system bör du vara uppmärksam på alla arkitektoniska egenskaper hos den valda byggnaden eller ett visst rum. Wi-Fi-täckning måste finnas i alla delar av byggnaden. som behöver det. Felaktig placering av routrar kan göra att vissa delar av rummet inte är utrustade med Wi-Fi.
2. Alla datakrypteringsalgoritmer som är tillgängliga idag och som överförs via Wi-Fi är föremål för hackning. Lösenord kan lätt knäckas av en hacker genom att helt enkelt råstyrka lösenord (den så kallade brute force). För att plocka upp även det mest komplexa lösenordet kraftfullt system hacking kommer att ta tid från flera dagar till högst en månad.
3. Användningen av trådlös åtkomstteknik och Internet minskar avsevärt livslängden för en enda laddning av gadgeten. Vid överföring eller nedladdning av stora mängder data kan enheten bli mycket varm, vilket skadar batteriet, processorn och strömförsörjningen.

Spridningen av Wi-Fi i vardagen

Under de senaste tjugo åren har Internet blivit en integrerad del av människor runt om i världen. På Internet tillbringar vi större delen av vår tid med att kommunicera, ha kul och arbeta. Det är tack vare användningen av Wi-Fi-täckning som mobiliteten för att använda Internet har ökat avsevärt: det har blivit möjligt att komma åt det globala nätverket från absolut var som helst.

Genom att installera Wi-Fi i ditt hem sparar du mycket, för tidigare, för att kunna ansluta alla dina prylar till Internet, var du tvungen att dra in flera internetkablar i huset. Nu kan du till exempel köpa en Wi-Fi-router och ansluta en internetkabel till den. Således har alla enheters prylar som stöder anslutning till ett Wi-Fi-nätverk tillgång till Internet.

Små företag och stora företag använder Wi-Fi-täckning i sitt arbete. Denna teknik blir tillgänglig på nästan varje plats: på kaféer och restauranger, kliniker, kollektivtrafik, köpcentra, privata lägenheter och hus. Med teknik WiFi-nätverk spel från hela världen kan omedelbart ansluta till samma server och spela så snabbt som möjligt, med praktiskt taget ingen dataförlust på båda sidor.

Effekten av Wi-Fi-nätverk på människokroppen

Det finns en teori om att vågorna som sänds ut av Wi-Fi-täckning negativt påverkar nervsystemet och människokroppen som helhet. Experternas åsikter om denna teori är delade: vissa hävdar att strålning kan orsaka förändringar i kroppen på cellnivå, andra tror att Wi-Fi inte är skadligt.

Den mest exakta studien av Wi-Fis effekter på vår kropp visade att strålningen påverkar oss 10 000 gånger mindre än den strålning som den vanliga mikrovågsugnen själv sänder ut. Exponering från 25 routrar samtidigt motsvarar exponering från en smartphone.

En person kan få starkare exponering från en datorskärm. Dessa exempel visar att Wi-Fi bär en viss mängd strålning, men det är mycket mindre än andra enheter som vi använder varje dag. Du bör dock inte försumma de grundläggande säkerhetsreglerna: placera inte en Wi-Fi-router nära där du sover och stäng om möjligt av den på natten.

Protokoll Trådlöst Nätverk designades, skrämmande att tänka, 1996. Till en början gav det användaren en lägsta dataöverföringshastighet. Men efter ungefär vart tredje år, nytt wifi-standarder. De ökade hastigheten för att ta emot och överföra data, och ökade även bredden på täckningen något. Varje en ny version protokollet anges med en eller två latinska bokstäver efter siffrorna 802.11 . Vissa Wi-Fi-standarder är mycket specialiserade - de har aldrig använts i smartphones. Vi kommer bara att prata om de versioner av dataöverföringsprotokollet som den genomsnittliga användaren behöver känna till.

Den allra första standarden hade ingen bokstavsbeteckning. Den föddes 1996 och användes i cirka tre år. Data över luften med detta protokoll laddades ner med en hastighet av 1 Mbps. Med modern standard är detta extremt litet. Men låt oss komma ihåg att tillgång till det "stora" Internet från bärbara enheter var uteslutet då. På de åren utvecklades inte ens WAP riktigt, Internetsidor där sällan vägde mer än 20 Kb.

Generellt sett var det ingen som uppskattade fördelarna med den nya tekniken då. Standarden användes för strikt specifika ändamål - för att felsöka utrustning, fjärrkonfigurera en dator och andra knep. Vanliga användare på den tiden kunde bara drömma om en mobiltelefon, och orden " trådlös överföring data” blev klara för dem först efter några år.

Men låg popularitet hindrade inte protokollet från att utvecklas. Gradvis började det dyka upp enheter som ökade kraften i dataöverföringsmodulen. Hastigheten med samma version av Wi-Fi har fördubblats – upp till 2 Mbps. Men det var klart att det var gränsen. Det är därför WiFi Alliance(en sammanslutning av flera stora företag, skapad 1999) fick utvecklas ny standard, vilket skulle ge en högre genomströmning.

WiFi 802.11a

Den första skapandet av Wi-Fi Alliance var 802.11a-protokollet, som inte heller blev särskilt populärt. Skillnaden var att tekniken kunde använda 5 GHz-frekvensen. Som ett resultat ökade dataöverföringshastigheten till 54 Mbps. Problemet var att denna standard var inkompatibel med den tidigare använda 2,4 GHz-frekvensen. Som ett resultat var tillverkarna tvungna att installera en dubbel transceiver för att säkerställa nätverksdrift på båda frekvenserna. Behöver jag säga att detta inte alls är en kompakt lösning?

I smartphones och mobiltelefoner användes praktiskt taget inte denna version av protokollet. Detta förklaras av det faktum att efter ungefär ett år kom en mycket mer bekväm och populär lösning.

WiFi 802.11b

Vid utformningen av detta protokoll återgick skaparna till 2,4 GHz-frekvensen, vilket har en obestridlig fördel - ett brett täckningsområde. Ingenjörerna lyckades se till att prylarna lärde sig att överföra data i hastigheter från 5,5 till 11 Mbps. Stöd denna standard började genast ta emot alla routrar. Gradvis började sådan Wi-Fi dyka upp i populära bärbara enheter. Till exempel kan E65-smarttelefonen skryta med sitt stöd. Viktigt är att Wi-Fi Alliance säkerställde kompatibilitet med den allra första versionen av standarden, vilket gjorde att övergångsperioden gick helt obemärkt förbi.

Fram till slutet av 2000-talets första decennium var det 802.11b-protokollet som användes av många tekniker. Hastigheterna de gav var tillräckligt för smartphones, bärbara spelkonsoler och bärbara datorer. Stöd detta protokoll och nästan alla moderna smartphones. Det betyder att om du har en mycket gammal router i ditt rum som inte kan överföra en signal med hjälp av modernare versioner av protokollet, kommer smarttelefonen fortfarande att känna igen nätverket. Även om du definitivt kommer att vara missnöjd med hastigheten på dataöverföringen, eftersom vi nu använder helt andra hastighetsstandarder.

WiFi 802.11g

Som du redan förstått är den här versionen av protokollet bakåtkompatibel med de tidigare. Detta förklaras av att driftfrekvensen inte har ändrats. Samtidigt lyckades ingenjörer öka hastigheten för att ta emot och skicka data upp till 54 Mbps. Standarden släpptes 2003. Under en tid verkade denna hastighet till och med överflödig, så många tillverkare av mobiltelefoner och smartphones var långsamma med att implementera den. Varför behövs en så snabb dataöverföring om mängden inbyggt minne i bärbara enheter ofta var begränsad till 50-100 MB, och fullfjädrade internetsidor helt enkelt inte visades på en liten skärm? Ändå blev protokollet gradvis populärt, främst på grund av bärbara datorer.

WiFi 802.11n

Den mest ambitiösa uppdateringen av standarden skedde 2009. Wi-Fi 802.11n-protokollet föddes. I det ögonblicket hade smartphones redan lärt sig att visa tungt webbinnehåll med hög kvalitet, så den nya standarden kom väl till pass. Dess skillnader från sina föregångare bestod i ökad hastighet och teoretiskt stöd för frekvensen 5 GHz (samtidigt har inte heller 2,4 GHz försvunnit). För första gången introducerades teknikstöd i protokollet MIMO. Det består i att stödja mottagning och överföring av data samtidigt över flera kanaler (i detta fall över två). Detta gjorde det i teorin möjligt att uppnå hastigheter på 600 Mbps. I praktiken översteg den sällan 150 Mbps. Förekomsten av störningar på signalvägen från routern till den mottagande enheten påverkades, och många routrar förlorade MIMO-stöd för att spara pengar. Liksom budgetenheter fick fortfarande inte möjlighet att arbeta med en frekvens på 5 GHz. Deras skapare förklarade att 2,4 GHz-frekvensen i det ögonblicket ännu inte var hårt belastad, och därför förlorade köparna av routern inte riktigt någonting.

Wi-Fi 802.11n-standarden utnyttjas fortfarande aktivt. Även om många användare redan har noterat ett antal av dess brister. För det första, på grund av 2,4 GHz-frekvensen, stöder den inte att kombinera mer än två kanaler, varför den teoretiska hastighetsgränsen aldrig nås. För det andra, på hotell, köpcentra och andra trånga platser börjar kanalerna överlappa varandra, vilket orsakar störningar - Internetsidor och innehåll laddas väldigt långsamt. Alla dessa problem löstes genom lanseringen av nästa standard.

WiFi 802.11ac

I skrivande stund det nyaste och snabbaste protokollet. Om föregående Wi-Fi-typer arbetade huvudsakligen på en frekvens på 2,4 GHz, vilket har ett antal begränsningar, då används strikt 5 GHz här. Detta halverade nästan täckningens bredd. Det bestämmer dock routertillverkare det här problemet installation av riktade antenner. Var och en av dem skickar en signal i sin riktning. Men vissa människor kommer fortfarande att tycka att det är obekvämt av följande skäl:

• Routrar är skrymmande, eftersom de innehåller fyra eller till och med fler antenner;
• Det är lämpligt att installera routern någonstans i mitten mellan alla betjänade lokaler;
• Routrar med 802.11ac Wi-Fi-stöd förbrukar mer elektricitet än äldre och budgetmodeller.

Den största fördelen med den nya standarden är en tiofaldig ökning av hastigheten och förbättrat stöd för MIMO-teknik. Från och med nu kan upp till åtta kanaler kombineras! Detta resulterar i en teoretisk dataström på 6,93 Gbps. I praktiken är hastigheterna mycket lägre, men även de räcker till för att se någon 4K-film online på enheten.

För vissa verkar möjligheterna med den nya standarden överflödiga. Därför implementerar många tillverkare inte stöd för det i . Protokollet stöds inte alltid ens av ganska dyra enheter. Till exempel berövas den sitt stöd (2016), som inte ens efter att ha sänkt prislappen kan hänföras till budgetsegmentet. Att ta reda på vilka Wi-Fi-standarder din smartphone eller surfplatta stöder är tillräckligt enkelt. För att göra detta, se den i sin helhet specifikationer online eller spring .

Innan i dag du föreställde dig troligen ett trådlöst nätverk som en uppsättning svarta lådor som du kan använda utan att veta hur de fungerar. Detta är inte förvånande, eftersom det är så de flesta människor förhåller sig till all teknik som omger dem. I synnerhet behöver du inte oroa dig för de tekniska kraven i 802.11b-specifikationen när du ansluter din bärbara dator till ett nätverk. Helst (ha!) ska den fungera direkt efter att strömmen slagits på.

Men idag trådlöst nätverk radikalt annorlunda än den radio som användes i början av 1900-talet. Det fanns ingen dataöverföringsteknik då, och det tog mycket tid att sätta upp en konventionell radiomottagare.

Så de som hade en uppfattning om vad som pågick bakom Bakeliic-Dilecto-panelen kunde använda radioutrustningen mer effektivt än de som förväntade sig att helt enkelt slå på vippströmbrytaren.

För att få ut så mycket som möjligt av trådlös nätverksteknik är det fortfarande viktigt att förstå exakt vad som händer inuti enheten (eller i det här fallet, inuti var och en av enheterna som utgör nätverket). Det här kapitlet beskriver standarder och specifikationer för hantering av trådlösa nätverk och förklarar hur data överförs över ett nätverk från en dator till en annan.

När nätverket fungerar korrekt kan du använda det utan att tänka på alla interna funktioner: klicka bara på några ikoner på din datorskärm och du är online. Men när du designar och skapar nytt nätverk eller när du vill förbättra effektiviteten hos en befintlig kan det vara viktigt att veta hur data kommer från en plats till en annan. Och om nätverket fortfarande inte fungerar korrekt måste du känna till grunderna för dataöverföringsteknik för att utföra någon diagnostik. Varje ny teknologi går igenom felsökningsstadiet (Fig. 1.1).

Ris. 1.1

Tre element är involverade i dataöverföring över ett trådlöst nätverk: radiosignaler, dataformat och nätverksstruktur. Var och en av dessa element är oberoende av de andra två, så när du designar ett nytt nätverk måste du hantera alla tre. Ur en väns synvinkel referens model OSI ( öppen tärna sammankoppling- samspel öppna system) radiosignaler fungerar på det fysiska lagret, och dataformatet styr flera av övre nivåerna. Nätverksstrukturen inkluderar gränssnittsadaptrar och basstationer som sänder och tar emot radiosignaler.

I ett trådlöst nätverk omvandlar adaptrarna på varje dator digital data till radiosignaler, som de överför till andra nätverksenheter. De omvandlar också inkommande radiosignaler från externa nätverkselement tillbaka till digital data. IEEE ( Institutet för Elteknik-och Elektronikingenjörer- Institute of Electrical and Electronics Engineers) har utvecklat en uppsättning standarder och specifikationer för trådlösa nätverk som kallas "IEEE 802.11", som definierar formen och innehållet i dessa signaler.

Den grundläggande 802.11-standarden (utan "b" i slutet) antogs 1997.

Han fokuserade på flera trådlösa medier: två typer av radioöverföring (som vi kommer att introducera senare i detta kapitel) och nätverk som använder infraröd strålning. Den nyare 802.11b-standarden ger ytterligare specifikationer för trådlöst Ethernet-nätverk. Ett relaterat dokument, IEEE 802.11a, beskriver trådlösa nätverk som arbetar med högre hastigheter och andra radiofrekvenser. Andra 802.11-radionätsstandarder med tillhörande dokumentation är också under förberedelse för publicering.

Den i särklass mest använda specifikationen är 802.11b. Det är den de facto-standard som används på nästan alla Ethernet-nätverk, och du har förmodligen stött på den på kontor, offentliga platser och de flesta inomhusnätverk. Det är värt att uppmärksamma utvecklingen av andra standarder, men för närvarande är 802.11b den mest lämpliga för användning, särskilt om du förväntar dig att ansluta till nätverk där du inte kan styra all utrustning själv.

Notera

Även om de trådlösa nätverk som presenteras i den här boken i första hand överensstämmer med 802.11b-standarden, gäller det mesta av informationen andra typer av 802.11-nätverk.

Det finns två huvudsakliga förkortningar i trådlösa nätverksstandarder att tänka på: WECA och Wi-Fi. WECA ( Wireless Ethernet Compatibility Alliance Wireless Ethernet Interoperability Alliance är en industrigrupp som inkluderar alla stora 802.11b-utrustningstillverkare. Deras uppdrag är att testa och säkerställa att alla medlemsföretags trådlösa nätverksenheter kan fungera tillsammans i samma nätverk, och att främja 802.11-nätverk som den världsomspännande standarden för trådlösa nätverk. Marknadsföringstalanger från WECA har i godo döpt 802.11 Wi-Fi-specifikationen (förkortning av Trådlöst Nätverk- trådlös kvalitet) och ändrade sitt eget namn till WiFi Alliance(Wi-Fi Alliance).

Två gånger om året genomför alliansen en "kompatibilitetsanalys" där ingenjörerna från många tillverkare bekräftar att deras utrustning kommer att interagera på ett lämpligt sätt med utrustning från andra leverantörer. Nätverksutrustning som visar Wi-Fi-logotypen är certifierad för att uppfylla relevanta standarder och har klarat interoperabilitetstester. På fig. 1.2 visar Wi-Fi-logotypen på nätverksadaptrar från två olika tillverkare.

Ris. 1.2

802.11b-nätverk fungerar i ett speciellt 2,4 GHz radiofrekvensband, som är reserverat i de flesta länder i världen för olicensierade punkt-till-punkt-radiotjänster med spektrumallokering.

Olicensierad innebär att alla som använder utrustning som uppfyller specifikationerna kan sända och ta emot radiosignaler på dessa frekvenser utan att erhålla tillstånd att driva en radiostation. Till skillnad från de flesta radiotjänster, som kräver en exklusiv frekvenslicens för en enskild användare eller grupp av användare, och som begränsar användningen av en given frekvens till en specifik tjänst, är den olicensierade tjänsten offentlig och alla har lika rättigheter till samma spektrum. I teorin gör spridd radioteknik det möjligt att samexistera med andra användare (inom rimliga gränser) utan betydande ömsesidig störning.

punkt-till-punkt radiotjänst ( punkt till punkt) hanterar en kommunikationskanal som överför information från en sändare till en enda mottagare. Motsatsen till en sådan anslutning sänds ( utsända) en tjänst (som en radio- eller tv-station) som skickar samma signal till ett stort antal mottagare samtidigt.

Spridningsspektrum ( spridningsspektrum) hänvisar till ett antal sätt att sända en enda radiosignal med användning av ett relativt brett segment av radiospektrumet. Trådlösa Ethernet-nätverk använder två olika spridningsspektrumradioöverföringssystem som kallas FHSS (Frequency Spread Spectrum) och DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). Vissa äldre 802.11-nätverk använder det långsammare FHSS-systemet, men den nuvarande generationen av 802.11b och 802.11a trådlösa Ethernet-nätverk använder DSSS.

Jämfört med andra typer av signaler som använder en separat smal kanal ger spridningsradio flera viktiga fördelar. Det spridda spektrumet är mer än tillräckligt för att bära den extra kraften, så radiosändare kan arbeta med mycket låg effekt. Eftersom de fungerar över ett relativt brett frekvensområde är de mindre känsliga för störningar från andra radiosignaler och elektriskt brus. Detta innebär att signalerna kan användas i miljöer där den traditionella smalbandstypen inte kan accepteras och kännas igen, och eftersom frekvensspridningssignalen går över många kanaler är det extremt svårt för en obehörig abonnent att fånga upp och avkoda dess innehåll.

Bandspridningsteknik har intressant historia. Den uppfanns av skådespelerskan Heidi Lamarr ( Hedy Lamarr) och den amerikanske avantgardekompositören George Antheil ( George Antheil) som ett "hemligt kommunikationssystem" för att kommunicera med radiostyrda torpeder, som inte var tänkt att ha fastnat av fienden. Innan hennes framträdande i Hollywood gifte sig Lamarr med en ammunitionsleverantör i Österrike, där hon fick höra om torpedproblem på middagsbjudningar med sin mans klienter. År senare, under andra världskriget, kom hon på konceptet att ändra radiofrekvenser för att motverka störningar.

Antheil blev känd för att få denna idé att fungera. Hans mest populära komposition var verket "Ballet" Mechanics "( Balettmekaniker), vars partitur bestod av 16 pianister, två flygplanspropellrar, fyra xylofoner, fyra bastrummor och en siren. Han använde samma typ av mekanism som han tidigare hade använt för pianisters synkronisering för att ändra radiofrekvenser i spridningsspektrumöverföring. Det ursprungliga perforerade pappersbandssystemet hade 88 olika radiokanaler, en för var och en av pianots 88 tangenter.

Teoretiskt sett kunde samma metod användas för röst- och dataöverföring, men under tiden med vakuumrör, papperstejp och mekanisk synkronisering var hela processen för komplicerad för att faktiskt skapa och använda. 1962 fast tillstånd elektroniska komponenter ersatte vakuumrör och pianoklaviatur, och tekniken användes på amerikanska flottans fartyg för hemlig kommunikation under Kubakrisen. Idag används spridningsradio i det amerikanska satellitkommunikationssystemet. flygvapen Space Commands Milstar, digitalt mobiltelefoner och trådlösa nätverk.

Lamarr och Antheils ursprungliga utveckling för spridd radio var baserad på ett frekvensskiftsystem. Som namnet antyder delar FHSS-tekniken upp radiosignalen i små segment och inom en sekund "hoppar" den upprepade gånger från en frekvens till en annan under överföringen av data för dessa segment. Sändaren och mottagaren använder en synkroniserad skiftmodell som bestämmer i vilken ordning de olika underkanalerna används.

FHSS-baserade system maskerar störningar från andra användare med hjälp av en lågbandsbärvågssignal som ändrar frekvens flera gånger varje sekund. Ytterligare par av sändare och mottagare kan samtidigt använda olika offsetmodeller på samma uppsättning underkanaler. Vid varje given tidpunkt kommer sannolikt varje sändning att använda sin egen underkanal, så det finns ingen störning mellan signalerna. När en kollision inträffar sänder systemet om samma paket tills mottagaren tar emot en korrekt kopia och skickar en bekräftelse tillbaka till den sändande stationen.

För trådlösa datatjänster är det olicensierade 2,4 GHz-bandet uppdelat i 75 underkanaler 75 MHz breda. Eftersom varje frekvenshopp kommer att vara en liten fördröjning av dataströmmen, är FHSS-baserad överföring relativt långsam.

DSSS-teknik använder en teknik som kallas Barker Sequence med 11 tecken ( skällande). Varje kommunikation som använder DSSS använder endast en kanal utan några hopp mellan frekvenserna. Såsom visas i fig. 1.3, DSSS använder mer bandbredd men mindre ström än en traditionell signal. digital signal till vänster är en konventionell sändning där kraften är koncentrerad inom ett smalt frekvensband. DSSS-signalen till vänster använder samma mängd ström, men fördelar den kraften över ett bredare spektrum av radiofrekvenser. Uppenbarligen är 22 MHz DSSS-kanalen bredare än 1 MHz-kanalerna som används i FHSS-system.

DSSS-sändaren bryter varje bit i den ursprungliga dataströmmen i en serie binära bitmönster, kallade chips, och sänder dem till mottagaren, som rekonstruerar dataströmmen identisk med originalet från chipsen.

Eftersom den största störningen sannolikt kommer att uppta en smalare bandbredd än en DSSS-signal och varje bit är uppdelad i flera chips, kan mottagaren vanligtvis identifiera bruset och avbryta det innan signalen avkodas.

I likhet med andra DSSS-nätverksprotokoll utbyter den trådlösa kommunikationen handskakningsmeddelanden ( handskakning) inom varje datapaket för att bekräfta att mottagaren kan känna igen varje paket. Standarddatahastigheten i DSSS 802.11b är 11 Mbps. När signalkvaliteten sjunker använder sändaren och mottagaren en process som kallas dynamisk hastighetsförskjutning ( dynamisk hastighetsförskjutning) för att minska den till 5,5 Mbps. Hastigheten kan reduceras på grund av en elektrisk bruskälla nära mottagaren, eller på grund av att sändaren och mottagaren är för långt ifrån varandra. Om 5 Mbps fortfarande är för högt för att styra länken sjunker hastigheten igen, ner till 2 Mbps eller till och med 1 Mbps.

Ris. 1.3

Enligt ett internationellt avtal ska en del av radiofrekvensspektrumet runt 2,4 GHz reserveras för olicensierade industriella, vetenskapliga och medicinska tjänster, inklusive trådlösa nätverk för spridningsspektrumdataöverföring. Myndigheter i olika länder accepterar dock lite olika frekvensband för korrekt frekvensallokering. I tabell. 1.1 visar frekvensfördelningarna i flera zoner.

Tabell 1.1. Olicensierad spridningsspektrum 2,4 GHz frekvensallokering

Region - Frekvensområde, GHz

Nordamerika - 2,4000 2,4835 GHz

Europa - 2.4000 2.4835 GHz

Frankrike - 2,4465 2,4835 GHz

Spanien - 2.445 2.475 GHz

Japan - 2.471 2.497 GHz

Alla länder i världen som inte ingår i denna tabell använder också ett av dessa intervall. Små skillnader i frekvensfördelning är inte särskilt viktiga (såvida du inte planerar att sända över gränsen mellan Frankrike och Spanien eller någon som är lika annorlunda), eftersom de flesta nät fungerar helt inom samma land eller region, och normal signaltäckning vanligtvis ligger inom några hundra meter. Det finns också tillräcklig överlappning mellan olika nationella standarder för att samma utrustning ska fungera lagligt var som helst i världen. Du kan ställa in din nätverksadapter på ett annat kanalnummer när du är utomlands, men det är nästan alltid möjligt att ansluta till ett nätverk inom din adapters räckvidd.

I Nordamerika använder Wi-Fi-enheter 11 kanaler. Andra länder tillåter 13 kanaler, Japan har 14 och Frankrike bara 4. Lyckligtvis är uppsättningen av kanalnummer densamma över hela världen, så kanal nummer 9 i New York använder exakt samma frekvens som kanal 9 i Tokyo eller Paris. I tabell. 1.2 visar kanalerna för olika länder och regioner.

Kanada och vissa andra länder använder samma kanalallokering som USA.

Tabell 1.2. Trådlös Ethernet-kanalallokering

Kanal - Frekvens (MHz) och plats

1 - 2412 (USA. Europa och Japan)

2 - 2417 (USA, Europa och Japan)

3 - 2422 (USA, Europa och Japan)

4 - 2427 (USA. Europa och Japan)

5 - 2432 (USA, Europa och Japan)

6 - 2437 (USA. Europa och Japan)

7 - 2442 (USA, Europa och Japan)

8 - 2447 (USA, Europa och Japan)

9 - 2452 (USA, Europa och Japan)

10 - 2457 (USA, Europa, Frankrike och Japan)

11 - 2462 (USA, Europa, Frankrike och Japan)

12 - 2467 (Europa, Frankrike och Japan)

13 - 2472 (Europa, Frankrike och Japan)

14 - 2484 (endast Japan)

Om du inte är säker på vilka kanaler som används i ett visst land, kontrollera med din lokala myndighet för den nödvändiga informationen, eller använd kanal 10 eller 11, som är lagliga överallt.

Observera att frekvensen som definieras för var och en av dessa kanaler faktiskt är mittfrekvensen för 22 MHz-kanalen. Därför överlappar varje kanal flera andra ovanför och under den. Hela 2,4 GHz-bandet har bara plats för tre icke-överlappande kanaler, så om ditt nätverk körs på, säg kanal fyra och din granne använder kanal fem eller sex, kommer varje nätverk att upptäcka signaler från det andra som störningar. Båda nätverken kommer att fungera, men effektiviteten (reflekteras i dataöverföringshastigheten) kommer inte att vara optimal.

För att minimera denna typ av störningar, försök att samordna kanalanvändning med närliggande nätverksadministratörer. När det är möjligt bör varje nätverk använda kanaler som är åtskilda av minst 25 MHz eller sex kanaler. Om du försöker eliminera störningar mellan två nätverk, använd en högnummerkanal och den andra låga nummer. När det gäller tre kanaler, det bästa valet kommer att vara #1, 6 och 11 som visas i fig. 1.4. När du arbetar på mer än tre nätverk måste du stå ut med en viss mängd störningar, men du kan minimera detta genom att tilldela en ny kanal mellan det befintliga paret.

Ris. 1.4.

I praktiken går det lite lättare. Du kan optimera effektiviteten i ditt nätverk genom att hålla dig borta från en kanal som används av någon annan, men även om du och din granne är på intilliggande kanaler kan nätverken fungera nästan normalt. Det är mer troligt att du kommer att stöta på störningsproblem från andra enheter som använder 2,4 GHz-bandet, som t.ex. trådlösa telefoner och mikrovågsugnar.

802.11-specifikationerna och olika nationella tillsynsmyndigheter (som Federal Communications Commission i USA) sätter också gränser för mängden sändareffekt och antennförstärkning som en trådlös enhet ethernet. Det är avsett att begränsa det avstånd över vilket kommunikation kan ske och därför tillåta fler nätverk att fungera på samma kanaler utan störningar. Vi kommer att prata om sätt att komma runt dessa effektbegränsningar och utöka räckvidden för ditt trådlösa nätverk utan att bryta mot lagen nedan.

Så vi har en uppsättning radiosändare och mottagare som arbetar på samma frekvenser och använder samma typ av modulering (kommunikationsmodulering är en metod för att lägga till viss information, såsom röst eller digital data, till en radiovåg). Nästa steg är att skicka lite nätverksdata via denna radio. Till att börja, låt oss beskriva den allmänna strukturen för datordata och de metoder som används i nätverket för att överföra dem från en plats till en annan. Detta är allmänt känt, men det tar mig bara ett par sidor att presentera det. Då blir det lättare för dig att förstå hur det trådlösa nätverket fungerar.

Bitar och bytes

Som bekant kan en dators bearbetningsanordning endast känna igen två informationstillstånd: antingen finns signalen vid enhetens ingång eller så finns den inte där. Dessa två villkor betecknas också som 1 och 0, eller "på" och "av", eller ett tecken och ett mellanslag. Varje instans av 1 eller 0 kallas en bit.

Enskilda bitar är inte särskilt användbara, men när du sätter åtta av dem tillsammans i en sträng (per byte) kan du få 256 kombinationer. Detta är tillräckligt för att tilldela olika sekvenser till alla bokstäver i alfabetet (både gemener och versaler), tio siffror från 0 till 9, mellanslag mellan ord och andra tecken som skiljetecken och vissa bokstäver som används i främmande alfabet. En modern dator känner igen flera 8-bitars byte samtidigt. När bearbetningen är klar använder datorn samma bitkod. Resultatet kan matas ut till en skrivare, videoskärm eller datalänk.

Ingångarna och utgångarna som vi talar om här bildar kommunikationsschemat. Precis som en datorprocessor kan en datakanal bara känna igen en bit åt gången. Antingen finns signalen på linjen eller inte.

Korta avstånd kan skicka data över en kabel som bär åtta (eller en multipel av åtta) signaler parallellt genom separata ledningar. Uppenbarligen kan en parallell anslutning vara åtta gånger snabbare än att skicka en enda bit över en separat tråd, men de åtta trådarna kostar åtta gånger mer än en. När du skickar data över långa avstånd kan merkostnaden bli oöverkomlig. Och när man använder befintliga kretsar, till exempel telefonlinjer måste du hitta ett sätt att skicka alla åtta bitarna över samma tråd (eller annat medium).

Lösningen är att skicka en bit i taget, med några extra bitar och pauser som definierar början av varje ny byte. Detta kallas en seriell länk eftersom du skickar bitarna efter varandra. Det spelar ingen roll vilket mellanmedium du använder för att överföra bitarna. Det kan vara elektriska impulser i en tråd, två olika ljudsignaler, en sekvens av blinkande ljus, till och med en bunt sedlar fästa på brevduvors ben. Men du måste ha ett sätt att omvandla datorns utdata till signaler som kan användas av överföringsmediet och konvertera tillbaka det i andra änden.

Fel vid kontroll

I en ideal överföringskedja kommer signalen som kommer till ena änden att vara helt identisk med den utgående. Men i den verkliga världen finns det nästan alltid någon form av brus som kan bäddas in i den rena originalsignalen. Brus definieras som något som läggs till den ursprungliga signalen; det kan orsakas av ett blixtnedslag, störningar från en annan kommunikationskanal eller en lös anslutning någonstans i kretsen (till exempel en rovhök som attackerar brevduvor). Oavsett källa kan bruset i kanalen skada dataströmmen. I dagens kommunikationssystem flödar bitar genom kretsen i en extremt snabb hastighet – miljontals bitar varje sekund – så exponering för till och med en bråkdel av en sekund av brus kan förstöra tillräckligt med bitar för att göra data meningslös.

Detta innebär att felkontroll måste vara aktiverat för alla dataströmmar. Under felkontroll läggs någon typ av standardinformation som kallas en kontrollsumma till varje byte. Om mottagaren upptäcker att kontrollsumman skiljer sig från den avsedda, ber den sändaren att skicka om samma byte.

Bekräftelse

Naturligtvis kan en dator som skapar ett meddelande eller dataström inte bara komma online och börja skicka bytes. Först måste den meddela enheten i andra änden att den är redo att skicka, och den önskade destinationen är redo att ta emot data. För att implementera denna varning måste en serie bekräftelseförfrågningar och svar åtföljas av nyttolaster.

Sekvensen av förfrågningar kan se ut så här:

Källa: Hej destination! Jag har lite data till dig.

Destination: Okej, källa, låt oss börja. Jag är redo.

Källa: Det är här som data börjar.

Källa: Data, data, data...

Källa: Det var ett meddelande. Fick du den?

Destination: Jag fick något, men det verkar vara skadat.

Källa: Jag börjar igen.

Källa: Data, data, data...

Källa: Fick du det den här gången?

Destination: Ja jag har. Redo att ta emot nästa data.

Att hitta ett resmål

Kommunikation över en direkt fysisk anslutning mellan en källa och en destination kräver inte att någon typ av adress eller routinginformation läggs till som en del av meddelandet. Du kan initialt upprätta en anslutning (genom att ringa ett telefonsamtal eller koppla in kablar i switchen), men efter det bibehålls anslutningen tills du instruerar systemet att koppla från.

Denna typ av anslutning är bra för röst och enkel dataöverföring, men är inte tillräckligt effektiv för digital data in komplext nätverk, som tjänar många källor och destinationer, eftersom det hela tiden begränsar kedjans möjligheter, även när det inte finns någon data som passerar genom kanalen.

Ett alternativ är att skicka ditt meddelande till en central växel, som lagrar det tills kommunikation med destinationen är möjlig. Detta kallas ett lagrings- och överföringssystem. Om nätverket har utformats på rätt sätt för typen av data och storleken på systemets trafik kommer latensen att vara försumbar. Om kommunikationsnätet täcker ett stort område kan du skicka ett meddelande till en eller flera mellanliggande växelcentraler innan det når den slutliga adressen. En betydande fördel med denna metod är att flera meddelanden kan sändas över samma krets på "så snart som möjligt".

För att ytterligare förbättra nätverkets prestanda kan du dela upp meddelanden som är större än en godtycklig längd i separata delar som kallas paket. Paket från mer än ett meddelande kan sändas tillsammans på samma krets, kombinerat med paket som innehåller andra meddelanden när de passerar genom växelcentraler, och självåterställs vid destinationen. Varje datapaket måste innehålla följande uppsättning information: destinationsadressen för paketet, ordningen för detta paket i förhållande till andra i den ursprungliga överföringen, etc. En del av denna information rapporteras till växelcentralerna (vart varje paket ska skickas ), och den andra till destinationen (hur man återställer data från paketet tillbaka till det ursprungliga meddelandet).

Samma mönster upprepas varje gång du lägger till nästa handlingsnivå i kommunikationssystemet. Varje nivå kan bifoga ytterligare information till det ursprungliga meddelandet och ta bort denna information om den inte längre behövs. Medan ett meddelande skickas från en bärbar dator trådlöst via kontorets nätverk och Internet-gateway till fjärrdator ansluten till ett annat nätverk, kan ett dussin eller fler uppgifter läggas till och tas bort innan mottagaren läser originaltexten. Ett datapaket med en adress och kontrollinformation i rubriken före meddelandeinnehållet, som slutar med en kontrollsumma, kallas en ram. Både trådbundna och trådlösa nätverk delar upp dataströmmen i ramar som innehåller olika former av handskakningsinformation tillsammans med nyttolastdata.

Det kan vara användbart att representera dessa bitar, byte, paket och ramar som en digital version av ett brev som skickas genom ett komplext leveranssystem.

1. Du skriver ett brev och lägger det i ett kuvert. Destinationsadressen finns på utsidan av kuvertet.

2. Du tar med brevet till utdelningsavdelningen på jobbet, där expediten lägger ditt kuvert i ett stort Expresspostkuvert. Det stora kuvertet har namn och adress till det kontor där adressaten arbetar.

3. Posttjänstemannen tar med det stora kuvertet till postkontoret, där en annan tjänsteman lägger det i postpåsen och stämplar på väskan med platsen för posten som betjänar adressatens kontor.

4. Taggarna med post tas med lastbil till flygplatsen, där de lastas i en transportcontainer tillsammans med andra väskor som levereras till samma stad där destinationen ligger. Fraktcontainern har en etikett som talar om för flyttarna vad som finns inuti.

5. Lastare för containern in i planet.

6. Vid det här laget ligger brevet inuti ditt kuvert, som är inuti Express Mail-kuvertet i brevpåsen i behållaren inuti flygplanet. Planet flyger till en annan flygplats, nära staden där destinationen ligger.

7. På destinationsflygplatsen lossar markteamet containern från flygplanet.

8. Flyttarna tar upp påsen ur containern och lägger den i en annan lastbil.

9. Lastbilen transporterar väskan till postkontoret som ligger intill adressatens kontor.

10. På posten tar expediten fram ett stort kuvert ur väskan och överlämnar det till brevbäraren.

11. Brevbäraren levererar ett stort expresspostkuvert till adressatens kontor.

12. Kontorstjänstemannen tar bort ditt kuvert från Express Mail-kuvertet och tar det till den slutliga mottagaren.

13. Adressaten öppnar kuvertet och läser brevet.

Vid varje steg fungerar informationen på utsidan av förpackningen som en instruktion om hur man hanterar förpackningen, men manipulatorn är inte intresserad av vad som finns inuti. Varken du eller personen som så småningom kommer att läsa ditt brev ser det stora Express Mail-kuvertet, brevväskan, lastbilen, containern eller flygplanet, men var och en av dessa butiker spelar en viktig roll för att flytta ditt brev från en plats till en annan .

Istället för kuvert, påsar och behållare elektroniskt meddelande använder datasträngar för att varna systemet, men det slutar med att det ser exakt likadant ut. I OSI-nätverksmodellen kan varje transportlager representeras av ett separat lager.

Lyckligtvis lägger nätverksmjukvaran automatiskt till och tar bort alla rubriker, adresser, kontrollsummor och annan information så att du och personen som tar emot ditt meddelande inte kan se dem. Varje element som läggs till originaldata ökar dock storleken på paketet, ramen eller annan lagring. Följaktligen ökar den tid som krävs för att överföra data via nätverket. Eftersom den nominella överföringshastigheten inkluderar all ytterligare information tillsammans med "användbara" data, är den faktiska dataöverföringshastigheten genom nätverket mycket långsammare.

Med andra ord, även om ditt nätverk ansluter med 11 Mbps, kan den faktiska dataöverföringshastigheten bara nå cirka 6-7 Mbps.

802.11b-specifikationen definierar en väg för data att flytta över det fysiska lagret (radio). Det kallas lager för medieåtkomstkontroll- Media Access Control (MAC). MAC hanterar gränssnittet mellan fysiskt lager och resten av nätverksstrukturen.

Fysiskt lager

I ett 802.11-nätverk lägger radiosändaren till en 144-bitars header till varje paket, inklusive de 128 bitar som mottagaren använder för att synkronisera med sändaren, och ett 16-bitars start-of-frame-fält. Detta följs av en 48-bitars header som innehåller information om datahastigheten, längden på data som finns i paketet och felkontrollsekvensen. Denna rubrik kallas PHY-huvudet eftersom den styr det fysiska lagret vid kommunikation.

Eftersom rubriken bestämmer hastigheten på data som följer efter den, sänds alltid synkhuvudet med 1 Mbps. Därför, även om nätverket fungerar på hela 11 Mbps, kommer den effektiva dataöverföringshastigheten att vara betydligt långsammare. Det mesta du kan förvänta dig är cirka 85 % av den nominella hastigheten. Naturligtvis minskar andra typer av tillägg till datapaketen den faktiska hastigheten ytterligare.

Denna 144-bitars header ärvdes från långsamma DSSS-system och lämnades i specifikationen för att säkerställa att 802.11b-enheter är kompatibla med äldre standarder. Det är dock inte riktigt användbart på något sätt. Därför finns det ett valfritt alternativ till att använda en kortare 72-bitars synkhuvud. Med den korta rubriken är synkfältet 56 bitar kombinerat med det 16-bitars start-of-frame-fält som används i det långa huvudet. 72-bitarshuvudet är inte kompatibelt med äldre 802.11-hårdvara, men det spelar ingen roll så länge alla värdar i nätverket känner igen det korta huvudformatet. I alla andra avseenden fungerar en kort rubrik lika bra som en lång.

Nätverket spenderar 192 ms för att sända en lång header och bara 96 ​​ms för en kort. Med andra ord, en kort rubrik frigör varje paket med hälften av ytterligare information. Detta har en betydande inverkan på den faktiska bandbredden, särskilt för saker som strömmande ljud, video och rösttjänster på Internet.

Vissa tillverkare använder en lång titel som standard, andra en kort. Vanligtvis kan rubrikens längd ändras i konfigurationen programvara för nätverksadaptrar och åtkomstpunkter.

För de flesta användare är rubrikens längd en av de tekniska detaljerna de inte förstår, precis som detaljerna för andra enheter i nätverket. För tio år sedan, när telefonmodem var det vanligaste sättet att koppla en dator till en annan, behövde vi varje gång vi ringde ett modemsamtal oroa oss för att ställa in "data-bitar" och "stop-bitar". Vi kanske aldrig visste vad stoppbiten var (hur lång tid det tar för den gamla mekaniska Teletype-skrivaren att återgå till viloläge efter att varje byte har skickats eller tagits emot), men vi visste att det måste vara samma i båda ändarna.

Rubrikens längd är en liknande typ av dold inställning: den bör vara densamma på alla värdar i nätverket, men de flesta vet inte eller bryr sig inte om vad det betyder.

MAC-nivå

MAC-lagret styr trafik som rör sig genom radionätverket. Det förhindrar datakollisioner och kollisioner med hjälp av en uppsättning regler som kallas Carrier Sense Multiple Access och Collision Avoidance - Carrier Sense Multiple Access med kollisionsundvikande(CSMA/CA) och tillhandahåller de säkerhetsfunktioner som definieras av 802.11b-standarden. När det finns mer än en åtkomstpunkt i nätverket associerar MAC-lagret varje nätverksklient med den åtkomstpunkt som ger den bästa signalkvaliteten.

När mer än en nod i nätverket samtidigt försöker skicka data, ber CSMA/CA en av de motstridiga noderna att frigöra utrymme och försöka igen senare, vilket tillåter den återstående noden att skicka sitt paket. CSMA/CA fungerar så här: när en nätverksnod är redo att skicka ett paket lyssnar den efter andra signaler. Om inget hittas går noden in i viloläge under en slumpmässig (men kort) tidsperiod och lyssnar sedan igen. Om signalen fortfarande inte detekteras, skickar CSMA/CA paketet. Enheten som tar emot paketet kontrollerar dess integritet och mottagaren skickar ett meddelande. Men när den sändande noden inte tar emot aviseringar antar CSMA/CA att det finns en kollision med ett annat paket och väntar på ett längre tidsintervall och försöker sedan igen.

CSMA/CA har också en valfri funktion som ställer in en åtkomstpunkt (en brygga mellan ett trådlöst nätverk och ett grundläggande trådbundet nätverk) som en koordinatorpunkt, vilket ger prioritet åt nätverksnoden från vilken den försöker skicka tidskritiska typer av data , som röst- eller streaminginformation.

När du bekräftar auktoriseringen av en nätverksenhet att ansluta till nätverket, kan MAC-lagret stödja två typer av autentisering: öppen autentisering och autentisering med delad nyckel. När du konfigurerar ditt nätverk måste alla noder i nätverket använda samma typ av autentisering.

Nätverket stöder alla dessa hushållsfunktioner i MAC-lagret genom att byta ut (eller försöka utbyta) en serie kontrollramar innan data kan skickas. Den installerar också flera nätverkskortsfunktioner:

- diet. Nätverksadaptern stöder två strömlägen: alltid på-läge och pollingläge med låg effekt. I fallet med kontinuerligt standbyläge är radion alltid på och förbrukar den vanliga mängden ström. I ekonomin polling-läge är radion avstängd för det mesta, men frågar periodvis åtkomstpunkten för nya meddelanden. Som namnet antyder minskar Eco Polling batteriströmförbrukningen i bärbara enheter som datorer och handdatorer;

- åtkomstkontroll. Nätverksadaptern upprätthåller åtkomstkontroll, vilket förhindrar obehöriga användare från att komma åt nätverket. Ett 802.11b-nätverk kan använda två former av hantering: SSID (nätverksnamn) och MAC-adress (en unik teckensträng som identifierar varje nätverksnod). Varje nätverksnod måste ha ett programmerat SSID, annars kommer åtkomstpunkten inte att kommunicera med denna nod. Funktionstabell MAC-adress den kan begränsa åtkomst till radioutrustning, vars adresser finns i listan;

- WEP-kryptering. Nätverksadaptern styr krypteringsfunktionen med trådbunden motsvarande säkerhet - Wired Equivalent Privacy(WEP). Nätverket kan använda en 64-bitars eller 128-bitars nyckel för att kryptera och dekryptera data som passerar genom nätverket.

Andra nivåer av ledning

Alla ytterligare operationer som tillhandahålls av 802.11-standarden utförs på det fysiska lagret och MAC-lagret. Skikten ovan styr adresseringen och routingen, dataintegriteten, syntaxen och formatet för de data som finns i varje paket. För dessa lager spelar det ingen roll hur de flyttar paket - över ledningar, fiberoptiska linjer eller genom en radiokanal. Därför kan du använda 802.11b med alla typer av nätverk eller nätverksprotokoll. Samma radio kan hantera TCP/IP, Novell NetWare och alla andra nätverksprotokoll som är integrerade i Windows. Unix, MacOS och mer Operativsystem lika.

När radiotypen och dataformatet har bestämts är nästa steg att ställa in nätverksstrukturen. Hur använder en dator dataformatet och radioutrustningen för att faktiskt utbyta data?

802.11b-nätverk inkluderar två kategorier av radioutrustning: stationer och accesspunkter. En station är en dator eller annan enhet, till exempel en skrivare, som är ansluten till ett trådlöst nätverk via en intern eller extern trådlös nätverksadapter.

En åtkomstpunkt är en basstation för ett trådlöst nätverk och en brygga mellan ett trådlöst nätverk och ett traditionellt trådbundet nätverk.

Nätverksadaptrar

Nätverksadaptrar för stationer kan ha flera fysiska former:

Borttagbara PC-kort som passar in i PCMCIA-kortplatserna på de flesta bärbara datorer. Antennerna och statuslamporna på de flesta adaptrar på PC-kort sträcker sig en tum (2,54 cm) när kortplatsen öppnas. Detta beror på behovet av att bli av med avskärmning av kroppen. Andra adaptrar på PC-kort har kontakter för externa antenner;

Interna nätverkskort på PCI-kort som sätts i stationär dator. De flesta PCI-adaptrar är faktiskt PCMCIA-kontakter som tillåter användare att sätta in ett PC-kort på baksidan av datorn. Vissa är dock inbyggda direkt i PCI-expansionskort. Som ett alternativ till kontakten på baksidan finns separata PCMCIA-kontakter tillgängliga från Actiontec och vissa andra tillverkare som ansluts till externa datorfack på frontpanelen;

Externa USB-adaptrar. USB-adaptrar är ofta ett bättre val än PC-kort eftersom adaptern i änden av kabeln nästan alltid är lättare att flytta till en position med bättre signalmottagning från närmaste åtkomstpunkt;

Inre trådlösa adaptrar integreras i bärbara datorer. Interna adaptrar är moduler som sätts in i moderkort datorer. De har samma utseende, som externa PC-kort. Antenner för integrerad radioutrustning är vanligtvis gömda inuti ett hopfällbart datorfodral;

Avtagbara adaptrar för PDA och andra handhållna enheter;

Interna nätverksgränssnitt inbyggda i andra enheter som Internettelefonipaket och kontors- eller hushållsapparater.

Åtkomstpunkter

Accesspunkter kombineras ofta med andra nätverksfunktioner. Det är möjligt att hitta en fristående åtkomstpunkt som helt enkelt ansluts till ett trådbundet nätverk med en datakabel, men det finns många andra funktioner också. Vanliga åtkomstpunktskonfigurationer inkluderar:

Enkla basstationer med en brygga till en Ethernet-port för anslutning till ett nätverk;

Basstationer, som inkluderar en switch, hubb eller router med en eller flera trådbundna Ethernet-portar tillsammans med en trådlös åtkomstpunkt;

Bredbandsroutrar som ger en brygga mellan ett kabelmodem eller DSL-port och en trådlös åtkomstpunkt;

Programvaruåtkomstpunkter som använder en av datorns trådlösa nätverkskort som basstation;

Distributionsgateways som stöder ett begränsat antal aktiva kanaler.

Såsom visas i fig. 1.5 varierar den fysiska utformningen av accesspunkter från en tillverkare till en annan. Vissa ser ut som industriella enheter som är utformade för att monteras utom synhåll - på en halv- eller på en oansenlig plats på väggen; andra har attraktiva "aerodynamiska" former som gör att de kan placeras på soffbordets yta. Vissa har inbyggda antenner, medan andra har permanent anslutna korta vertikala piskantenner, medan andra fortfarande har kontakter för externa antenner(som eventuellt följer med åtkomstpunkten). Oavsett storlek och form har varje åtkomstpunkt en radio som skickar och tar emot meddelanden och data mellan nätverksstationer och en Ethernet-port ansluten till ett trådbundet nätverk.

Ris. 1.5

Driftlägen

802.11b-nätverk fungerar i två lägen: som ad-hoc-nätverk och som infrastrukturnätverk. Som namnet antyder är Ad-Hoc-nätverk vanligtvis tillfälliga. Ad-nos-nätverk är en autonom grupp av stationer som fungerar utan att vara anslutna till fler stort nätverk eller Internet. Den innehåller två eller flera trådlösa stationer utan åtkomstpunkter eller anslutningar till resten av världen.

Ad-Hoc-nätverk kallas också peer-to-peer och oberoende tjänstebaser - Oberoende Basic Service Sets(IBSS). På fig. Figur 1.6 visar ett enkelt ad-hoc-nätverk.

Infrastrukturnätverk har en eller flera accesspunkter, nästan alltid anslutna till ett trådbundet nätverk. Varje trådlös station utbyter meddelanden och data med en åtkomstpunkt, som vidarebefordrar dem till andra noder på det trådbundna nätverket. Alla nätverk som kräver en trådbunden anslutning via en åtkomstpunkt till en skrivare, filserver eller Internet-gateway är ett infrastrukturnätverk. Infrastrukturnätverket visas i fig. 1.7.

Ett infrastrukturnätverk med bara en basstation kallas också en grundläggande uppsättning tjänster - Basic Service Set(BSS). När ett trådlöst nätverk använder två eller flera åtkomstpunkter är nätverksstrukturen en utökad uppsättning tjänster - Utökad serviceuppsättning(ESS). Kommer du ihåg hur det tekniska namnet på nätverks-ID:t nämndes några sidor upp som SSID? Du kan också se namnet BSSID om nätverket bara har en åtkomstpunkt, eller ESSID när det finns två eller flera åtkomstpunkter.

Ris. 1.6

Att arbeta i ett nätverk med mer än en åtkomstpunkt (utökad uppsättning tjänster) skapar ytterligare tekniska problem. För det första måste vilken basstation som helst kunna hantera data från en viss station, även om den senare är inom täckningsområdet för flera åtkomstpunkter. Men om en station rör sig under en nätverkssession, eller om någon typ av lokal störning oväntat inträffar nära den första åtkomstpunkten, måste nätverket upprätthålla anslutning mellan åtkomstpunkterna.

Ris. 1.7

802.11b-nätverket löser detta problem genom att associera en klient med endast en åtkomstpunkt åt gången och ignorera signaler från andra stationer. När signalen försvagas vid en punkt och förstärks vid en annan, eller när trafikvolymen tvingar nätverket att balansera om belastningen, återassocierar nätverket klienten med en ny åtkomstpunkt som kan ge en acceptabel servicekvalitet. Om du tycker att detta stämmer överens med hur roaming-mobilsystem fungerar, har du helt rätt; även terminologin behålls - in dator nätverk Denna funktionsprincip kallas också roaming.

Radiokommunikation, datastruktur och nätverksarkitektur är de tre huvudelementen som bildar den interna strukturen i ett 802.11b trådlöst Ethernet-nätverk. Liksom komponenterna i de flesta andra nätverk (och i detta sammanhang den mesta tekniska utrustningen), bör dessa element förstås fullständigt - om användare på nätverket kan skicka och ta emot meddelanden, läsa filer och utföra andra operationer, bör de inte oroa sig för obetydliga detaljer.

Naturligtvis förutsätter detta att nätverket alltid fungerar som det ska, och ingen användare behöver ringa helpdesk för att fråga varför de inte kan läsa sina e-postmeddelanden.

Nu när du har läst det här kapitlet har du lärt dig mer om hur ett trådlöst nätverk sänder meddelanden från punkt till punkt, och du kommer förmodligen att förstå att helpdesk ber dig att se till att du använder kanal #11, som du behöver för att ändra längden på din synkhuvud, eller att din adapter körs i infrastrukturläge.

Anmärkningar:

Uppenbarligen hade författaren fel. För att kontrollera korrektheten av den mottagna byten används paritet, kontrollsumman används för att kontrollera block (grupper av byte), eftersom storleken kontrollsumma kommer att vara minst en byte och den måste också överföras. - Notera. vetenskaplig ed.